中國科學院海洋所在褐藻裙帶菜的性別決定分子機制研究中取得新進展

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近日，中科院海洋所在大型經濟褐藻裙帶菜的性別決定機制研究中取得新進展，相關研究成果以“Identification of a genomic region linked with sex determination of Undaria pinnatifida （Alariaceae） through genomic resequencing and genetic linkage analyses of a segregating gametophyte family”為題在國際藻類學期刊Journal of Phycology上發表。

裙帶菜在我國是僅次于海帶的第二大經濟褐藻和重要的出口創匯水產品。與經典的關于海帶目褐藻性別表型的認知不同，裙帶菜單倍配子體世代存在雌性、雄性、雌雄同體三種性別表型，但是目前其性別決定機制尚未可知。

海藻種質庫研究人員將具有雌雄同體表型的單倍配子體與雌性單倍配子體進行雜交獲得孢子體，經減數分裂后大規模構建了子代單倍配子體克隆家系。以前期完成的裙帶菜基因組為參考，利用重測序技術開發多態性SNP標記并構建高密度遺傳圖譜。由此發現62個SNP與性別性狀緊密連鎖，它們位于23號連鎖群67.67 cM的位置，對應于23號染色體的一段長度為14.67 Mbp的物理區間。

團隊將前期在另一個不同單倍體分離家系中開發的SLAF標簽按照有參考基因組的方法進行重新分析，構建遺傳圖譜并對性別位點進行定位，發現性別連鎖位點對應的基因組位置包含了上述14.67 Mbp的區間，由此判斷該區間為性別決定區域。該區間共有129個基因，其中39個有明確的注釋信息，包含了褐藻雄性表型決定的候選基因——HMG基因。基因表達分析結果顯示，HMG基因在雄性配子體的營養生長階段及雌雄同體配子體營養生長和配子發生階段表達量較高，而在雄性配子體的配子發生階段表達量較低。上述研究成果為闡明海帶目海藻性別決定分子機制這一重要科學問題奠定了基礎，也為有效開展裙帶菜遺傳育種提供了重要理論依據。

中科院海洋所單體鋒研究員為論文第一作者，逄少軍研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金面上項目、國家藻類產業技術體系、中科院戰略生物資源能力建設項目及中科院海洋所匯泉學者項目的支持。

論文信息：

Tifeng Shan, Yuqian Li, Shaojun Pang. 2022. Identification of a genomic region linked with sex determination of Undaria pinnatifida （Alariaceae） through genomic resequencing and genetic linkage analyses of a segregating gametophyte family. Journal of Phycology https://doi.org/10.1111/jpy.13295