科技日报记者 魏依晨
2022年9月22日，南昌大学生命科学学院洪一江教授团队在《科学进展》上发表题为“The genetic architecture of phenotypic diversity in the Betta fish (Betta splendens)”的重要研究论文。该项工作历时5年，主要围绕风靡全球的一种小型观赏鱼——暹罗斗鱼，通过开展群体遗传学与全基因组关联分析，阐明了暹罗斗鱼复杂的驯化历史和表型多样性的遗传基础。
下班路上的好奇促成了这个课题
“这个课题首先是基于个人兴趣，然后基于科学问题导向。”南昌大学生命科学学院教授洪一江介绍说，该项目最早源自团队青年教师张万昌2017年在新加坡国立大学开展鱼类遗传育种博士后研究期间。
在张万昌每天前往所在实验室的路上，遍布了许多小型水族商店。每天下班或者一到周末，他就在水族店里驻足欣赏这些来自世界各地的特色观赏鱼，但随之在他的脑海中就产生了一系列科学问题，为什么现在有这么多品种的暹罗斗鱼，它们是不是都是野生暹罗斗鱼驯化后的品种？控制这些特色表型的基因是什么，形成的分子机理是怎么样的？但是张万昌未能在新加坡实现这些想法。2018年回国后，他加入了南昌大学生命科学学院洪一江教授课题组，当他第一次和洪一江汇报暹罗斗鱼的想法后，洪一江就决定在实验室开展这项工作。
洪一江解释道：观赏鱼产业是我国休闲渔业的重要组成部分，从2003年产值不足5亿元，已上升至2019年的85.19亿元。我国观赏鱼产业作为新兴行业，具有巨大的发展空间，市场前景广阔。暹罗斗鱼原产于东南亚，以其五彩斑斓的体色、变化多端的体型以及凶悍好斗的性格而闻名，作为一种小型观赏鱼，形成了如此众多的表型性状，究竟是什么类型的分子突变，作用在哪一个（些）基因上从而导致暹罗斗鱼这些表型的形成，其分子调控机制是什么，这些问题都有待进一步阐明。
斗鱼在漫长驯化历史中形成多样表型
要研究决定暹罗斗鱼表型的基因，首先必须要有高质量的参考基因组。研究团队是如何对斗鱼的基因进行重测序的？
据悉，洪一江及其团队采用了多种测序策略与辅助组装工作流程来构建暹罗斗鱼高质量染色体水平基因组，最终组装的基因组大小为451.29 Mb。这些都是用在人类构建最新高质量参考基因组上的前沿生物技术。在获得暹罗斗鱼高质量的参考基因组之后，张万昌与泰国研究人员合作，收集了700多条代表不同表型的个体，提取每一条鱼的DNA，并利用Illumina平台开展重测序工作，获得了每个个体的大量测序结果，这些测序结果都被定位到暹罗斗鱼的参考基因组上，最终获得了700多个个体总共约2000万个变异位点。
洪一江告诉科技日报记者，暹罗斗鱼最早被驯化要追溯到1000年前左右，那一时期对应的是我国的宋朝时期。我国观赏鱼的国粹—金鱼，也是在几乎同一时期开始被驯化的，当时民间也还盛行玩鸟兽、斗蟋蟀等传统。“暹罗斗鱼最早是被驯化用于类似斗鸡的赌博比赛当中，形成了—搏击斗鱼。但在驯化过程中，由于变异的作用，先后形成了在鳍条表型相异的马尾斗鱼、半月斗鱼、狮王斗鱼，在体型大小上的变异体—巨斗，在体色上面的变异体，例如纯色将军斗鱼和马赛克色将军斗鱼。”洪一江说，由于这些有特色的变异体在水族商店十分有市场，价格比普通斗鱼也要高，所以一直被当地的育种人员保留着。
为筛选相关靶点药物提供了良好研究模型
“暹罗斗鱼的研究材料为进一步挖掘相关功能基因提供了天然的研究模型，是极具科研价值的遗传学、基因组学、发育生物学和神经生物学研究材料。”洪一江介绍说，斑马鱼是当前最为流行的模式生物之一。为了研究脊椎动物的形态和行为学发生机制，研究人员通常是利用不同方法使斑马鱼产生变异，比如鳍条变长、体型变化、体色变化等，然后再来研究导致该变异的功能基因及其机制。但是，暹罗斗鱼经过多年的驯化，已经形成了众多的表型变异，这为研究脊椎动物形态学发生提供了天然的基础材料。
暹罗斗鱼基因组大小为斑马鱼的1/4、小鼠的1/7，这极大缩减了遗传学研究和分子克隆的成本，也没有斑马鱼基因组复杂的重复序列特征。此外，暹罗斗鱼最显著的特征就是打斗，但打斗是涉及遗传学、神经生物学、内分泌学、组织生理学等学科的复杂性状，而暹罗斗鱼正是提供了这一研究模型。
“从我们的初步研究结果来看，专门用于打斗的搏击斗鱼中，某些涉及神经系统调控的基因受到强烈选择，部分受选择基因在小鼠和人类研究中和精神疾病如精神分裂症、双向性格障碍、易怒等疾病相关。”洪一江说，这也为将来研究这些疾病筛选相关靶点药物提供了很好的研究模型。
（受访者供图）
