在國家公益性行業（農業）科研專項、國家863項目和國家自然科學基金重點等項目的支持下，黃海水產研究所陳松林研究員等聯合深圳華大基因研究院、德國維爾茨堡大學、法國農業科學研究院和新加坡國立大學等單位組建的國際合作研究團隊成功破譯了迄今為止首個比目魚基因組——半滑舌鰨全基因組序列圖譜，這也是國內完成的第一個魚類全基因組精細圖譜，為揭示半滑舌鰨性染色體起源、性別決定機制和比目魚底棲適應機制提供了寶貴的基因資源，同時助力半滑舌鰨性別控制和遺傳改良，為分子育種技術建立和良種培育奠定了重要基礎。研究成果以Article形式于2014年2月2日在《自然?遺傳》（Nature Genetics）雜志在線發表（DOI 10.1038/ng.2890）。

半滑舌鰨（Cynoglossus semiliaevis）是中國特有的名貴經濟海水魚類，屬于近海溫水性底層魚類。半滑舌鰨的性別決定類型為ZW/ZZ 型，雌性具有巨大的異形性染色體（W染色體）。與之相對應的是半滑舌鰨雌性個體比雄性個體大2-4倍，是目前發現的雌雄生長差異最大的魚類之一。脊椎動物性染色體的起源和進化一直是生物學界的研究熱點，半滑舌鰨性染色體分化程度如此之大，雌雄表型差異如此顯著，成為研究脊椎動物性染色體進化和表型分化的理想模型。

在該項研究中，科研人員對半滑舌鰨雌雄魚分別進行高深度全基因組從頭（de novo）測序、組裝和分析。通過性染色體在雌雄魚基因組測序覆蓋深度的不同，并結合高密度遺傳連鎖圖譜（SSR和SNP），構建了Z染色體精細圖譜和對應的W染色體序列圖譜。研究發現由于半滑舌鰨性染色體高度分化，W染色體積聚了大量的轉座元件（29.94%），Z染色體轉座元件為13.13%，而常染色體僅為4.33%。同時，W染色體含有假基因的比例也為最高（19.74%），Z染色體次之（3.54%），常染色體最低（2.48%）。而基于ZW同源基因推測的半滑舌鰨性染色體形成時間僅為30 Mya,表明了半滑舌鰨性染色體的快速進化。以人類和雞基因為外群，對半滑舌鰨、河豚、青鳉和斑馬魚基因進行全局比對，推演出脊椎動物祖先染色體，發現半滑舌鰨的性染色體并不和已知性染色體的魚類共祖先，而是和雞的ZW染色體共起源。尤其值得一提的是半滑舌鰨和雞性染色體的趨同進化現象。半滑舌鰨和雞性染色體均高度富含重復序列；半滑舌鰨Z染色體同雞Z染色體一樣，均表現出雌性上調的不完全劑量補償機制；此外，利用半滑舌鰨性逆轉個體的遺傳特性，推斷Z染色體在半滑舌鰨性別決定中起主導作用，發現半滑舌鰨dmrt1基因是Z染色體連鎖、雄性特異表達、精巢發育必不可少的關鍵基因，表現出性別決定基因的特性。

半滑舌鰨雄性個體小、生長慢、且比例高，影響了商品魚質量，降低了養殖產量，嚴重影響了漁民養殖的積極性，限制了苗種推廣及養殖產業的發展，因此查明半滑舌鰨養殖苗種雄魚比例高的原因和機制，研制全雌或高雌性苗種就成為半滑舌鰨養殖產業中急需攻克的重大課題。該項研究通過半滑舌鰨雌、雄魚全基因組測序及比對分析篩選到性別特異微衛星標記，建立了半滑舌鰨ZZ雄魚、ZW雌魚以及WW超雌鑒定的微衛星標記技術，鑒定準確率達100%，攻克了難以鑒定ZW雌魚和WW超雌魚的技術難關；采用這些性別特異微衛星標記，發現普通養殖群體中的生理雌魚比例僅為10-30%；構建了大量半滑舌鰨家系及其后代家系，通過不同家系遺傳性比和生理性比的比較發現偽雄魚后代中90%以上的ZW個體性轉變為偽雄魚，通過全基因組甲基化測序分析發現半滑舌鰨偽雄魚后代中的偽雄魚保留了父本偽雄魚的甲基化模式，揭示了偽雄魚Z染色體上的性別調控基因的甲基化可以遺傳給后代；從而揭示了半滑舌鰨普通苗種中生理雄魚比例高達70-90%、生理雌魚比例低至10-30%的原因就是偽雄魚后代更容易變成偽雄魚；發現了偽雄魚W精子難以成活是導致ZW雌魚和ZW偽雄魚交配后代中沒有WW超雌魚的奧秘。從而為半滑舌鰨性別控制和高雌性苗種研制提供了理論依據和技術手段。

從浮游生活到底棲生活是比目魚早期變態發育的一個重要特征，它涉及到一系列的生物和表型特性，包括眼睛偏轉、內臟器官移位、身體顏色變化、光感受能力以及其他方面的變化。在本項研究中，科研人員從基因組和轉錄組水平出發，發現半滑舌鰨變態發育前后差異基因富集于底棲適應性相關性狀，篩選到可能與變態發育相關的15個正選擇基因；此外，研究發現，暗視覺相關視椎蛋白（rh1）和長波敏感視桿蛋白（lws1）在底棲狀態表達上調，而中短波敏感視桿蛋白（rh2）在浮游狀態表達上調，表現出對底棲生活的適應性。通過比較不同魚類視覺相關基因，發現半滑舌鰨晶狀體結構基因（crybb2和crybb3）特異性丟失，另外3個晶狀體結構基因演變為假基因，表現出明顯的視覺退化現象。揭示了半滑舌鰨底棲生活階段視覺退化后可能通過強大的側線器官以及特異的感覺器官-乳頭狀突起進行彌補的分子機制。

對于該項研究，陳松林研究員表示：半滑舌鰨基因組圖譜是世界上首個測序完成的比目魚基因組圖譜，標志著鲆鰈魚類養殖研究進入基因組時代；該圖譜不僅對于解析鲆鰈魚類性別決定、生長、生殖發育、免疫抗病、變態、生態適應等重要性狀的分子機制具有重要意義，而且為其他脊椎動物性染色體進化和性別決定機制的深入研究提供了寶貴的遺傳資源，同時也為半滑舌鰨性別控制、全基因組選擇育種技術的建立以及高產高雌和抗病良種培育奠定了堅實基礎，具有重要的理論意義和應用價值。