摘要背景:为了解雌性配偶选择对于丰富多彩的雄性纹饰的进化意义,必须了解此类纹饰的潜在调控机制,以研究纹饰如何与增加后代适应性或性吸引力的“雄性品质”相关联。在孔雀鱼(Poecilia reticulata)这种已建立的性选择模型系统中,雌性更喜欢拥有更大、饱和度更高的橙色斑点的雄性作为潜在配偶。虽然之前的研究已经确定了一些与橙色斑点形成相关的染色体区域和基因,但这些遗传元素在橙色斑点形成中的调控和参与尚未阐明。在本研究中,利用 RNA-seq 研究了橙色斑点和某些颜色发育阶段特有基因的表达模式,以揭示橙色斑点形成的遗传基础。结果:比较同一个体雄孔雀鱼皮肤有橙色斑点(橙色皮肤)和无彩色斑点(暗淡皮肤)的基因表达水平,鉴定出1102个差异表达基因(DEG),其中橙色皮肤中有630个上调基因和472个下调基因。此外,还比较了三个发育阶段整个躯干皮肤的基因表达水平,根据颜色发育情况,有2247个基因被鉴定为DEG。这些分析表明黄细胞的二次分化可能影响橙色斑点的形成。结论:研究结果提示,橙色斑点可能是由黄细胞的二次分化而不是从头产生形成的,而黄细胞的二次分化是由Csf1和甲状腺激素信号通路诱导的。此外,我们提出了与橙色斑点面积和饱和度水平相关的候选基因,这两者都被认为对雌性配偶选择很重要,并且受到独立调控。这项研究深入了解了橙色斑点形成的遗传和细胞调控机制,这将有助于阐明这些过程如何在进化过程中作为与性选择相关的观赏性状得以维持。关键词:配偶选择、彩色装饰品、颜色相关基因、RNA 测序
与常染色体不同,许多物种的性染色体对不会发生基因重组。有人提出,抑制重组是由自然选择造成的,这种自然选择倾向于将性别决定基因与这种染色体上的突变紧密联系在一起,这种突变对某一性别有利,而对另一性别不利(这被称为性拮抗突变)。目前尚未描述过这种选择导致抑制重组的例子,但孔雀鱼种群表现出性拮抗突变(影响雄性颜色),预计会进化出抑制重组。在孔雀鱼现存的近亲中,Y 染色体已抑制重组,并失去了 X 上的所有基因(这被称为基因退化)。然而,尽管孔雀鱼 Y 染色体携带性拮抗突变,但它偶尔会与 X 染色体重组。我们描述了孔雀鱼最近进化出一种新的 Y 染色体的证据,这种 Y 染色体来自与这些亲属相似的 X 染色体,取代了旧的、退化的 Y 染色体,并解释了为什么孔雀鱼配对仍然会重组。雄性着色因素可能在新的 Y 染色体进化之后出现,并且已经进化出仅限于雄性的表达方式,这是避免两性冲突的一种不同方式。