《科学通报·生命科学》最新发布的研究论文，对团头鲂与翘嘴鲌属间杂交产生的后代在保持繁殖能力方面的基因组变异特点进行了深入探讨。对精巢基因组的结构变异、基因表达水平以及染色质结构的改变进行了深入研究，结果揭示了保守型等位基因和特定于精巢的基因在保障生育能力方面扮演着核心角色，同时，还阐明了生殖调控基因rnf212b等对杂交鱼精巢生育能力的显著影响。

湖南师范大学的刘少军院士带领的科研团队，成员有任力、曾燚妍、刘启智等，他们在《Science China Life Sciences》期刊上发表了一篇名为“Genomic and chromosomal architectures underlying fertility maintenance in the testes of intergeneric homoploid hybrids”的研究论文，该论文揭示了杂交鱼在面临显著的遗传差异时，如何保持生育能力的分子生物学机制。研究主要集中在对团头鲂和翘嘴鲌的F1代杂交后代的探讨上，这两种鲤科鱼类虽然在大约1274万年前就已经分化，但它们却能够孕育出可育的后代，这一现象为研究杂交对生育能力的影响提供了一个独特的实验模型。

为了深入探讨这一现象，研究团队运用了长读长测序和Hi-C技术，成功构建了两种正反杂交后代的优质基因组，其中BT和TB的基因组拼接质量分别达到了13.26 Mb和12.40 Mb（以contig N50衡量）。经过细致分析，超过95%的基因组序列被精确地定位在48条假染色体上，具体来看，BT的定位比例高达97.35%，而TB的定位比例则为95.79%。在8个杂交个体中，总计发现了193,978个结构变异，其中以缺失变异为主，具体数量达到131,204个。这些变异事件的发生，揭示了双亲的亚基因组在杂交过程完成后，发生了快速的变化。

图1. 杂交鱼精巢的基因组共线性与遗传变异

研究将基因区分为三个类别：等位基因（这两种生物共有的基因，功能上保持稳定）、孤儿基因（仅存在于某一物种中，具有独特性）以及精巢专一基因（与生殖过程紧密相关）。研究发现，等位基因和精巢专一基因的结构变化相对较少，这说明它们在保障精巢的生长和生殖功能方面承受了较强的选择压力。而孤儿基因的变异则较为频繁，这暗示了它们在协助杂交种适应新的遗传环境过程中扮演着关键角色。

通过剖析肌肉、精巢、肠道、肝脏、肾脏以及大脑这六种关键组织器官的基因活性，研究揭示，杂交品种的肌肉组织在基因表达上与团头鲂更为相似，而翘嘴鲌所贡献的亚基因组（即亚基因组T）则展现出更多显著差异的基因表达，这表明两个亲本基因组的遗传贡献存在不均衡现象。ATAC-seq技术深入解析发现，染色质的开放程度，即调控基因表达的关键“开关”，整体上保持稳定状态，仅有2.82%至4.90%的区域发生了变化，这些变化主要集中出现在亚基因组T区域。而Hi-C分析结果亦显示，特异于精巢的基因所位于的染色质区域同样保持了稳定，这一稳定性对于维持生物的生育能力至关重要。

图2展示了针对19个个体睾丸生殖表型及其生殖能力相关调控基因的全面综合研究。

刘少军院士指出，该研究阐明了杂交鱼在保持基因组稳定与可塑性之间的平衡机制。等位基因与精巢特异性基因确保了繁殖的顺利进行，而孤儿基因则有助于适应新的遗传环境。这些发现为鲤科鱼类及其他物种杂交进化提供了新的认识。