作者：南湖意
石斑鱼作为海水养殖的主要经济鱼类，2015年全球产量达15.5万吨，总价值6.3亿美元，中国年夜陆约占总产量的65%。至少有47种石斑鱼纯种及15种石斑鱼杂交种，正在进行养殖实验或已经在进行人工养殖。巨石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)是世界上最年夜的石斑鱼，因发展敏捷而广受接待，巨石斑能长到2.3米，重达400公斤，第一年可达3公斤。巨石斑鱼自己很难滋生和豢养，是以，将巨石斑鱼的快速发展速度纳进杂交石斑鱼的基因组一向是杂交石斑鱼研讨的重点。现在，杂交石斑鱼在产量中占领明显的比例。在中国年夜陆，一个常见的养殖杂交种是E. fuscoguttatus × E. lanceolatus，它被定名为虎龙石斑鱼，可能占中国年夜陆石斑鱼产量的70%以上。
石斑鱼集约化养殖的快速成长，导致了越来越严重的沾染病发病率。据报道，在亚太地域，共发明石斑鱼365种疾病或疾病综合征，细菌性和病毒性疾病分辨占40%和26%。在石斑鱼养殖中，很多抗生素被用来把持细菌性疾病，但也呈现了严重的弊病，如药物残留和耐药菌株的呈现。抗菌肽(AMPs)是一类分歧种类的小阳离子肽分子，是多细胞生物进化的古老兵器。然而，对石斑鱼中AMPs基因的体系筛选还未见报道。
跟着具有特定进化特点的模式生物和物种基因组的颁布，越来越多的主要作物和经济动物被测序。在这项研讨中，我们对巨石斑鱼的基因组进行了测序，目标是体系地获得其遗传信息，并供给加快育种改良的机遇。年夜大都经济作物或动物的基因组都集中在发展性状上。当一些鱼类基因组项目存眷于免疫基因丧失(年夜象鲨、年夜西洋鳕鱼)或扩大(年夜黄鱼)时，我们进行这个项目来筛选假定的AMP，试图摸索用于细菌和病毒疾病治疗的免疫资本。特殊是，一些AMPs作为抗生素的潜伏替换品在农业中获得了普遍利用。这项工作可能有助于开辟石斑鱼药物，削减抗生素和其他化学中毒药物的应用。本研讨陈述了一个由Illumina HiSeq X-10和Pacbio Bioscience Sequel平台测序的巨石斑鱼的高质量基因组。然后，依据已颁发的斜带石斑鱼(E. coioides)高辨别率遗传图谱组装了巨石斑鱼的支架，并将其界说为巨石斑鱼的假染色体(Pseudochromosome)(图1)。
图1.假染色体信息的circos图谱表现。(i)每个假染色体的长度。(ii)100 kb基因组距离的GC含量(GC含量从0.25到0.51)。(iii)每个100 kb基因组距离内的基因散布密度。(iv)巨石斑鱼基因组中重要染色体间关系的示意图，代表了两条染色体之间基因的共线性。
巨石斑鱼基因组总巨细可达1.128Gb，占基因组巨细的96.8%。共有24794个卵白质编码基因经由过程从头猜测、转录组学数据和同源猜测进行了注释。从在线抗菌肽数据库(APD3, http://aps.unmc.edu/AP/main.php)中收集了2927个AMP序列，这些序列被用作blast辨认假定AMP的查询序列。共获得254个假定的AMP基因，依据APD3中AMP的注释，可将其分为34类。它们在假染色体上的地位也被断定。此中thrombin (64 AMPs)、 lectin (29 AMPs) 和scolopendin (23 AMPs)是三个最年夜的部门。此外，还经由过程转录组数据丈量了假定AMPs的表达。两个假定的AMP基因(GAPDH1和GAPDH2)介入了巨石斑鱼肌肉中的糖酵解，其表达程度极高。AMPs可克制多种微生物的发展，介入调节先本性和顺应性免疫反映，本研讨的基因组测序为石斑鱼的AMPs供给了一个周全的分类，支撑了水产养殖抗菌和治疗研讨。
图2.(a)AMP散布和(b)AMPs的KEGG代谢道路注释。
已有报道从石斑鱼中克隆和研讨了几种AMPs，包含epinecidin, hepcidin, defensin和piscidin。我们从巨石斑鱼基因组中判定出EC-hepcidin1，一种起源于赤点石斑鱼肝脏和胃的hepcidin。Enap-1是一种起源于马(ekus caballus)的防御素，在巨石斑鱼中也被发明。然而，别的两个在石斑鱼中被报道的AMP并没有在我们的注释基因集中被发明。
图3.斑马鱼、年夜石斑鱼和黄鳍金枪鱼中两个与发展相干的假定AMP基因(GAPDH1和GAPDH2)的构造。粉色、蓝色和绿色框分辨代表斑马鱼、年夜石斑鱼和黄鳍金枪鱼的基因编码序列(CDS)。显示了与斑马鱼、黄鳍金枪鱼和年夜石斑鱼的YFGAP和SJGAP相匹配的部门gapdh1(a)和gapdh2(b)的多序列比对。蓝色和黄色标志分辨代表>80%和>50%的类似度。
累积的证据表白，AMPs不仅经由过程损坏细胞膜普遍地克制微生物的发展，并且还介入调节先本性和顺应性免疫反映。在巨石斑鱼肝脏和肌肉中高表达的gapdh1基因可能暗示其具有积极的糖酵解活性和抗菌活性。先前的研讨表白，金枪鱼gapdh卵白N结尾对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有很强的抗菌活性。gapdh衍生肽的抗真菌感化在很多研讨中也获得了证实。然而，gapdh在石斑鱼中并没有被发明被切割，这种切割性可能是组织特异性的。它在肌肉中的含量很高，而且其全长和酶活性仅用于糖酵解，而在皮肤或其他组织中它可能被切割成AMPs，这种肽(假如发生的话)在巨石斑鱼中的抗菌功效值得进一步研讨。
此外，尽年夜大都巨型石斑鱼都是生为雌性，几乎没有雄性，而且种群中的年夜部门会在第一次或第二次成熟后将性别转变为雄性(所有雌性都有才能转变性别)。这种牝牡同体的牝牡同体年夜多为石斑鱼所共有。这项研讨的资料可认为摸索石斑鱼性别变更的机制供给机遇。
