近日，国际细胞生物学Top期刊Cell Communication and Signaling（JCR一区，IF=8.9）在线发表了海水鱼类繁育与生物技术研究团队的最新研究成果，论文题为：“Dose-Dependent Role of AMH and AMHR2 Signaling in Male Differentiation and Regulation of Sex Determination in Spotted knifejaw (Oplegnathus punctatus) with X1X1X2X2/X1X2Y Chromosome System” 。该研究以斑石鲷（Oplegnathus punctatus）为研究对象，围绕其特有的复合性染色体系统（X1X1X2X2/X1X2Y）展开，系统解析了其性染色体的鉴定、性别决定相关基因的筛选与功能验证，首次深入揭示了AMH/AMHR2信号通路在雄性性别分化中的剂量依赖性作用。研究系统阐明了复合性染色体系统鱼类的性别决定及分化调控机制，为理解融合型Y染色体在鱼类性别决定中的功能提供了关键证据。
图1 斑石鲷性别决定研究概述
研究团队通过前期研究发现斑石鲷具有雌雄生长二态性特征，且在染色体组成上表现出显著差异：雄性个体染色体数为2n=47，较雌性（2n=48）少一条，并携带一条体型异常的巨型染色体，构成一种特殊的复性染色体性别决定系统（X1X1X2X2/X1X2Y），为探索鱼类性别决定与分化机制提供了独特研究模型。为破解斑石鲷复合性染色体系统下性别分化调控机制，研究团队整合全基因组扫描、群体进化选择性分析、GWAS分析及性腺转录组等多组学贯通方法，构建了斑石鲷的性别决定与分化调控候选基因图谱，系统锚定出包括 amhr2、wnt4、wnt7a、wnt7b、cyp19b和wt1a 在内的6个定位于异型染色体的核心基因，并筛选出212个差异表达基因与3392个性别相关基因（P<0.05），为深入解析性别决定与分化调控通路提供关键基因资源。
研究发现位于雄性异型染色体上amhr2基因在斑石鲷性别分化中的核心调控作用尤为突出，其在斑石鲷发育关键期（35 dph）显著高表达，并持续上调。基于三代全长转录测序发现，斑石鲷雄性个体具有三种amhr2转录本（amhr2ay、amhr2by、amhr2cy），而雌性仅有一种（amhr2a），形成典型的性别转录二态性模式；蛋白结构预测与分子对接分析进一步显示，雄性特异性转录本amhr2cy与其配体Amh的结合能力最强。RT-PCR结果证实amhr2在精巢中高度特异表达，且amhr2cy为主表达形式，其表达差异从5 dph即开始显现，为性别命运早期决定提供了分子证据。通过RNAi干扰与基因过表达实验，研究团队首次系统性验证了amhr2在雄性性别决定中的功能定位。敲降amhr2不仅导致雄性关键基因（dmrt1、amh、sox9a、sox9b）表达系统性下降，还显著上调雌性通路因子（foxl2、wnt4、cyp19a、cyp19b）；反之，amhr2过表达则激活雄性通路，并对雌性通路也有一定促进作用，反映其可能参与剂量补偿机制调节性别分化命运。
综上所述，本研究提出斑石鲷的amhr2基因通过性别特异的转录二态性及配体结合效率差异，产生剂量补偿效应，从而驱动性别分化路径分岔。amhr2在雄性性别分化窗口期（35–60 dph）持续高表达，进而激活斑石鲷雄性通路核心基因sox9b、dmrt1和hsd11b2，促进睾酮向11-KT的转化，最终推动雄性发育的稳定化与完成。研究成果不仅丰富了鱼类性别决定与分化的理论体系，也为斑石鲷等雄性优势性状的性别控制育种提供了重要的理论支撑，对推动高效苗种生产技术体系的建立具有重要意义。
水产品种创制与高效养殖全国重点实验室（中国科学院海洋研究所）为文章第一完成单位，已毕业博士研究生赵海霞为论文第一作者，肖永双研究员和李军研究员为文章共同通讯作者。该研究得到了中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目（前沿交叉类）、国家自然科学基金面上项目和国家重点研发计划等项目联合资助。
图2 斑石鲷amhr2转录本剂量效应及性别分化调控通路
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