首页
科研服务
分子育种
建库测序
资源中心
关于万摩

项目文章丨PSA揭示草鱼候选性染色体及性别决定系统

鱼类拥有动态且多样化的性别决定机制，涉及遗传、环境和表观遗传等因素，使其成为研究脊椎动物性别决定演化的理想模型。全基因组重测序技术已成为鉴定性染色体和性别决定区域的关键手段。草鱼作为中国“四大家鱼”之首，是全球淡水养殖产量最高的单一物种，其性染色体分化程度极低且缺乏形态上可区分的异型染色体，尽管早期通过雌核发育实验推测其为XX/XY性别决定模式，但一直缺乏直接的分子证据。万摩科技自研的基于重测序的PSA技术，已助力多种鱼类确定了性别决定系统并定位了性染色体。

2026年3月24日刘少军院士团队在Aquaculture Reports上发表了题为Whole genome resequencing reveals grass carp candidate sex chromosome and sex determination system 的研究文章。该研究通过全基因组重测序技术，深入解析了草鱼的性染色体和性别决定系统。万摩科技承担了本研究的测序和分析相关工作。

文章原名：Whole genome resequencing reveals grass carp candidate sex chromosome and sex determination system

文章译名：全基因组重测序揭示草鱼候选性染色体及性别决定系统

发表时间：2026年3月24日

发表期刊：Aquaculture Reports

IF：3.7

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2026.103551

研究内容

（1）重测序数据及SNP、Indel检测

采集10尾雌性（FCY1-10）和10尾雄性（MCY1-10）的5龄草鱼，收集其鳍组织用于DNA提取，对20个样本进行DNBSEQ平台的双端150 bp测序。

测序共产生共获得318.41 Gb的raw data，过滤后得到304.50 Gb的clean data（表1）。样本平均测序深度约16×。将质控后的数据比对到草鱼参考基因组（GCA_019924925.1）上，检测单核苷酸多态性（SNP）和插入缺失标记（InDel），最终获得了5,394,447个高质量SNP和1,927,252个InDel。SNP注释结果显示，大多数变异位于非编码区，其中内含子区变异最多（3,743,128个），远多于基因间区（2,197,632个）；UTR'3的SNP数（186,416）远多于UTR'5（80,436）。编码区内，非同义SNV数量（127,348）略多于同义SNV（121,533）。InDel注释同样以非编码区为主，内含子区（1,125,595）和基因间区（594,075）占比最大；编码区内，移码缺失（10,942）和移码插入（4,609）为主要变异类型。

表1 重测序数据质控统计结果

表2 序列比对统计结果

图1 SNP，Indel密度分布图及SNP类型分布

表3 SNP注释统计结果

（2）PCA和系统发育分析

PCA揭示了雌性和雄性草鱼在SNP水平上存在潜在的遗传分化。在雄性样本中，多个个体（如MCY4、MCY6、MCY8）在PCA空间中聚集紧密，系统发育树中也聚为单系分支，表现出更高的遗传同质性；而雌性样本的PCA分布范围更广，个体间遗传分散程度更高（图2A）。尽管PCA结果显示雌雄样本在主成分空间存在分离，表现出潜在的遗传分化趋势，但二者仍存在不可忽视的遗传相关性，未形成按性别划分的独立遗传谱系。基于SNP位点计算雄性和雌性群体之间的遗传距离，以构建系统发育树。结果如图2B所示，雌性和雄性草鱼样本的遗传演化关系并未按性别形成完全独立的分支。相反，存在遗传信息的交叉关联，这与PCA结果一致，即雄性和雌性样本的遗传既表现出分化也表现出重叠。

图2 雌雄样本的主成分分析及系统发育树

（3）性别连锁变异的鉴定和定位

通过FST、ED及ΔSNP频率三种指标联合分析，发现Chr3、Chr20和Chr23上存在显著的性别关联信号峰。具体而言，FST分析显示草鱼雌雄群体间大多数基因组区域的遗传分化较弱（Fst集中在0–0.08），但在Chr3上出现明显峰值。ED分布同样表明Chr3、Chr20和Chr23具有最宽的范围，其中Chr3上存在一个ED值显著聚集的区域。ΔSNP频率>0.5的SNP计数结果与上述两项分析一致，Chr3再次成为最突出的染色体。综合三者结果，确定Chr3为草鱼候选性染色体。根据筛选标准（Fst>0.12，ED>0.12，ΔSNP频率>0.5的SNP数>50），将性别决定候选区域精确定位至Chr3:11,000,000–11,300,000（约0.3 Mb）。该区域为后续分子标记开发和性别决定系统验证提供了精确靶点。

图3 曼哈顿图展示通过性别连锁分析识别出的显著连锁位点 A.群体分化分析；B.欧式距离分析；C.差异变异数目分析

（4）性别决定系统的确定

在确定候选性染色体（Chr3）和性别决定区域后，通过IGV软件在候选区间（Chr3:11122640–11122670）内发现所有雄性个体存在一个30 bp的indel序列。基于此差异设计引物（正向：5'-ATAGTTGTGCTGGAGTCA-3'，反向：5'-CATCGGTCCTGTCTTGTT-3'），并经PCR与琼脂糖凝胶电泳验证：雄性扩增出两条带（杂合），雌性仅一条带（纯合），从而确认草鱼的性别决定系统为XX/XY类型。