山东农业大学季相山教授团队破解“温度诱导鱼类性逆转之谜”

大众网记者 张明明 通讯员 王静 报道

高温如何诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转？

山东农大季相山教授团队破解“温度诱导鱼类性逆转之谜”

众多鱼类雌雄性生长速度差异巨大，建立生态环保的单性苗种培育方法一直是水产领域的热点研究方向。

尼罗罗非鱼性别主要由遗传因素决定，但高温能诱导XX型尼罗罗非鱼雌鱼性逆转为生理型雄鱼（伪雄鱼），即其性别决定受遗传和温度的双重影响。利用该特性可以建立基于温度诱导的高雄性尼罗罗非鱼苗种培育方法，但关于温度诱导鱼类性逆转的分子机制一直不清楚，这限制了其应用。此外，全球气候变暖是当今世界面临的一个重大环境问题，温度能影响部分鱼类的性别分化，进而可能会影响自然水域中某些鱼类的种群性比，因此其重要性日益凸显。

经过6年的科研攻关，山东农业大学季相山教授团队取得重大研究突破，找到了温度调控尼罗罗非鱼性别分化的“开关”，揭示了Kdm6bb可变剪接介导调控高温诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转的分子机制，11月22日，该科研成果在自然指数期刊《当代生物学》（Current Biology）在线发表。在此研究基础上，团队申报了“一种培育高雄性尼罗罗非鱼的方法”的国家发明专利。

科研人员在研究中发现，尼罗罗非鱼组蛋白去甲基化酶Kdm6bb基因由于第5内含子的部分保留而发生可变剪接，产生两种转录本：tv1（不含第5内含子）和tv2（含有第5内含子）。Kdm6bb第5内含子的可变剪接在仔鱼期具有性别和组织偏向性，在性腺中的剪切率显著高于其他组织，在精巢中的剪切率显著高于卵巢，但性成熟后精巢和卵巢中的剪切率几乎完全相同，暗示了Kdm6bb的可变剪接在尼罗罗非鱼性别决定和分化中具有重要作用。

季相山教授介绍，进一步分析发现，高温能快速地提高XX雌鱼中Kdm6bb第5内含子的剪切率，并导致tv1表达显著上调，达到XY雄鱼的水平；在检测的范围内温度与第5内含子的剪切率呈显著的正相关；在检测的各种处理中，仅温度能提高第5内含子的剪切率，其他处理对第5内含子的剪切率没有影响。因此科研人员推测，Kdm6bb可能是高温诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转中感受温度的关键信号分子。

研究发现，进一步在体内过表达tv1和tv2，显示过表达tv1能诱导XX雌鱼性逆转为伪雄鱼，而过表达tv2则不能。并且，尽管敲除Kdm6bb会导致尼罗罗非鱼死亡，但过表达tv1对尼罗罗非鱼的生长没有影响。转录组分析发现，过表达tv1能诱导2个雄性性别分化关键基因的表达上调。

高温特异、快速地诱导了Kdm6bb第5内含子的剪切

高温诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转机制模式图

论文第一作者、师资博士后姚智磊介绍，经过进一步的相关分析，科研人员发现，tv1能通过特异性去除这2个基因启动子区的组蛋白甲基化而上调其表达，从而成功地开启了雄性通路，诱导了XX遗传型雌鱼性逆转为伪雄鱼。

论文共同通讯作者赵燕副教授表示，揭示Kdm6bb可变剪接介导调控高温诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转的分子机制后，研究该机制在不同鱼类中的进化保守性将是未来的研究重点，也能为推广应用基于温度诱导的单性苗种培育方法提供技术支撑。

山东农业大学季相山教授和赵燕副教授为该论文共同通讯作者，师资博士后姚智磊为论文第一作者。山东农业大学姜世金教授、王慧教授、陈红菊副教授和美国马里兰大学杜少军教授参与了该项研究的指导工作。该研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、山东省农业良种工程项目的资助。