全基因组复制或多倍体化被认为是物种进化创新和生态适应的驱动力，多倍体育种过程中，生物往往伴随着性状的改变和创新，获得优良性状，可产生显著的经济、社会和生态效益。
多倍体鱼繁殖与育种教育部工程研究中心刘少军院士科研团队利用红鲫(2n=100,♀)×团头鲂(2n=48,♂)亚科间的远缘杂交研究，在杂交F1代中获得了两性可育的异源四倍体鲫鲂群体。部分F1代异源四倍体鲫鲂在减数分裂过程中表现出异常染色体行为，可产生含有2套红鲫染色体的同源二倍体配子，最终在其自交后代中获得了由4套红鲫染色体构成的同源四倍体鲫(4n=200)。同源四倍体鲫基因组来源于红鲫的全基因组复制，然而，两者表现出显著的体色性状差异，红鲫体表通红并伴有体色变迁机制，同源四倍体鲫则一直呈现为棕黄色。因此，遗传背景清晰的同源四倍体鲫是了解多倍体动物遗传与进化的一个理想模型。
近期，本团队在Aquaculture期刊（IF：3.9，SCI一区）上发表了题为“The key role of tyrosinase in color variation of the autotetraploid Carassius auratus”的文章（Aquaculture. 2024, 598）。研究人员结合多种方法以揭示同源四倍体鲫体色形成和变异的关键机制，并培育出具有稳定体色性状的纯合雌核发育后代，为基于多倍体鱼类体色的遗传育种提供了有力的理论支持，同时也为构建具有新性状的同源四倍体鲫品系奠定了坚实基础。
该研究利用黑色素细胞观察、黑色素检测、转录组差异分析以及基因敲除等多种方法，证实黑色素合成通路关键基因tyr在同源四倍体鲫体色形成和变异中发挥重要作用。该研究建立了体色变异的红鲫，同源四倍体鲫及其雌核发育二倍体后代。在红鲫中，2个tyr同源基因已亚功能化以协同调节黑色素生成（图1）。在同源四倍体鲫中，黄色体色是由4个tyr同源基因失活而不是单个或多个tyr（<4）同源基因失活决定的，证实所有tyr在同源四倍体化后进化为协同调节黑色素生成（图2）。此外，快速构建了大量纯合雌核发育突变体后代，这将有助于更好的产生具有新/特定性状的突变四倍体品系（图3）。
图2 体色变异红鲫外形图；单基因敲除红鲫外形图（左）；多基因敲除红鲫外形图（右）
图3 体色变异同源四倍体鲫外形图；单基因敲除同源四倍体鲫外形图（左）；多基因敲除同源四倍体鲫外形图（右）
图4 体色变异雌核发育后代外形图；体色变异红鲫雌核发育二倍体外形图（左）；体色变异雌核发育同源二倍体鲫外形图（右）
多倍体鱼繁殖与育种教育部工程研究中心主任覃钦博教授、刘少军院士为该论文共同通讯作者，许细丹博士为该论文的第一作者。该论文得到国家自然科学基金面上项目、湖南省现代农业(水产)产业技术体系项目等的资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848624014145?via%3Dihub
