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2022年9月22日，南昌大學生命科學學院洪一江教授團隊在《科學進展》上發表題為“The?genetic?architecture?of?phenotypic?diversity?in?the?Betta?fish?(Betta?splendens)”的重要研究論文。該項工作歷時5年，主要圍繞風靡全球的一種小型觀賞魚——暹羅斗魚，通過開展群體遺傳學與全基因組關聯分析，闡明了暹羅斗魚復雜的馴化歷史和表型多樣性的遺傳基礎。

下班路上的好奇促成了這個課題

“這個課題首先是基于個人興趣，然后基于科學問題導向。”南昌大學生命科學學院教授洪一江介紹說，該項目最早源自團隊青年教師張萬昌2017年在新加坡國立大學開展魚類遺傳育種博士后研究期間。

在張萬昌每天前往所在實驗室的路上，遍布了許多小型水族商店。每天下班或者一到周末，他就在水族店里駐足欣賞這些來自世界各地的特色觀賞魚，但隨之在他的腦海中就產生了一系列科學問題，為什么現在有這么多品種的暹羅斗魚，它們是不是都是野生暹羅斗魚馴化后的品種？控制這些特色表型的基因是什么，形成的分子機理是怎么樣的？但是張萬昌未能在新加坡實現這些想法。2018年回國后，他加入了南昌大學生命科學學院洪一江教授課題組，當他第一次和洪一江匯報暹羅斗魚的想法后，洪一江就決定在實驗室開展這項工作。

洪一江解釋道：觀賞魚產業是我國休閑漁業的重要組成部分，從2003年產值不足5億元，已上升至2019年的85.19億元。我國觀賞魚產業作為新興行業，具有巨大的發展空間，市場前景廣闊。暹羅斗魚原產于東南亞，以其五彩斑斕的體色、變化多端的體型以及兇悍好斗的性格而聞名，作為一種小型觀賞魚，形成了如此眾多的表型性狀，究竟是什么類型的分子突變，作用在哪一個（些）基因上從而導致暹羅斗魚這些表型的形成，其分子調控機制是什么，這些問題都有待進一步闡明。

斗魚在漫長馴化歷史中形成多樣表型

要研究決定暹羅斗魚表型的基因，首先必須要有高質量的參考基因組。研究團隊是如何對斗魚的基因進行重測序的？

據悉，洪一江及其團隊采用了多種測序策略與輔助組裝工作流程來構建暹羅斗魚高質量染色體水平基因組，最終組裝的基因組大小為451.29?Mb。這些都是用在人類構建最新高質量參考基因組上的前沿生物技術。在獲得暹羅斗魚高質量的參考基因組之后，張萬昌與泰國研究人員合作，收集了700多條代表不同表型的個體，提取每一條魚的DNA，并利用Illumina平臺開展重測序工作，獲得了每個個體的大量測序結果，這些測序結果都被定位到暹羅斗魚的參考基因組上，最終獲得了700多個個體總共約2000萬個變異位點。

洪一江告訴科技日報記者，暹羅斗魚最早被馴化要追溯到1000年前左右，那一時期對應的是我國的宋朝時期。我國觀賞魚的國粹—金魚，也是在幾乎同一時期開始被馴化的，當時民間也還盛行玩鳥獸、斗蟋蟀等傳統。“暹羅斗魚最早是被馴化用于類似斗雞的賭博比賽當中，形成了—搏擊斗魚。但在馴化過程中，由于變異的作用，先后形成了在鰭條表型相異的馬尾斗魚、半月斗魚、獅王斗魚，在體型大小上的變異體—巨斗，在體色上面的變異體，例如純色將軍斗魚和馬賽克色將軍斗魚。”洪一江說，由于這些有特色的變異體在水族商店十分有市場，價格比普通斗魚也要高，所以一直被當地的育種人員保留著。

為篩選相關靶點藥物提供了良好研究模型

“暹羅斗魚的研究材料為進一步挖掘相關功能基因提供了天然的研究模型，是極具科研價值的遺傳學、基因組學、發育生物學和神經生物學研究材料。”洪一江介紹說，斑馬魚是當前最為流行的模式生物之一。為了研究脊椎動物的形態和行為學發生機制，研究人員通常是利用不同方法使斑馬魚產生變異，比如鰭條變長、體型變化、體色變化等，然后再來研究導致該變異的功能基因及其機制。但是，暹羅斗魚經過多年的馴化，已經形成了眾多的表型變異，這為研究脊椎動物形態學發生提供了天然的基礎材料。

暹羅斗魚基因組大小為斑馬魚的1/4、小鼠的1/7，這極大縮減了遺傳學研究和分子克隆的成本，也沒有斑馬魚基因組復雜的重復序列特征。此外，暹羅斗魚最顯著的特征就是打斗，但打斗是涉及遺傳學、神經生物學、內分泌學、組織生理學等學科的復雜性狀，而暹羅斗魚正是提供了這一研究模型。

“從我們的初步研究結果來看，專門用于打斗的搏擊斗魚中，某些涉及神經系統調控的基因受到強烈選擇，部分受選擇基因在小鼠和人類研究中和精神疾病如精神分裂癥、雙向性格障礙、易怒等疾病相關。”洪一江說，這也為將來研究這些疾病篩選相關靶點藥物提供了很好的研究模型。

原文鏈接：南昌大學科研團隊解析了暹羅斗魚復雜的馴化歷史-中國科技網 (stdaily.com)

編    輯：付雨軒

責任編輯：曾  慧