性染色体在性别决定、性选择、生殖隔离、物种形成等过程中扮演着关键角色，解析性染色体的演化动态，对于理解性别分化机制以及生物多样化过程具有至关重要的意义。刺鱼科物种（Gasterosteidae）因其丰富的物种组成、广泛的地理分布和显著的表型多样性，已成为进化生物学和生态学研究的经典模式体系。刺鱼科物种的性染色体具有高度多样性，XY和ZW型性别决定系统并存，性染色体的转换现象频繁。然而，此前对刺鱼性染色体的研究多聚焦于XY性别决定系统，对ZW性染色体的演化历程一直缺乏深入认知。

中国科学院动物研究所郭宝成团队以分布于东北亚地区的中华多刺鱼为研究对象，通过基因组、家系重测序、转录组等数据分析，定位了该物种的性别决定区域，揭示了刺鱼科物种中ZW性别决定系统的形成和演化过程。

研究组装了中华多刺鱼和巴氏多刺鱼的单倍型水平的基因组，通过多组学分析，对性别决定区域进行了界定，揭示了W染色体上特异重复序列与基因的富集，并鉴定出潜在的性别决定候选基因。系统发育分析和转座子爆发时间估计显示，该ZW性别决定系统起源于至少500万年前。然而，分子演化速率和基因差异表达的比较研究表明，中华多刺鱼性染色体的分化程度远低于演化时间相近的其他刺鱼物种。结合基因组特征以及物种特性，该研究提出，中华多刺鱼性染色体的缓慢分化可能源于促进重组抑制扩散的选择压力较弱。该研究完善了刺鱼科物种性染色体演化的全景图谱，为深入理解硬骨鱼类性染色体复杂的演化动态提供了新的视角。

研究近期以《Evolution of a ZW sex determination system in sticklebacks》为题发表在国际学术期刊上。中国科学院动物研究所博士研究生程晓琦为该论文的第一作者、郭宝成研究员为通讯作者，香港大学/赫尔辛基大学Juha Meril？教授以及中国科学院动物研究所鱼类进化与基因组学研究组其他老师和同学也为该研究做出了重要贡献。研究得到了国家自然科学基金委员会与香港研究资助局联合科研资助基金合作研究项目、优秀青年科学基金项目、面上项目（32161160321, 32022009, 31672273）的支持。

中国科学院动物研究所郭宝成团队长期开展刺鱼生态学与演化生物学研究。团队前期基于生物地理、系统发育和基因组学研究，重建了全球多刺鱼属物种的系统发育关系，解析了基因渐渗对多刺鱼属物种表型分化和物种多样性的影响（Wang et al., 2023, Molecular Biology and Evolution），揭示了东北亚地区多刺鱼属物种的起源与演化（Wang et al., 2022, Diversity and Distributions），厘清了中国多刺鱼属物种的分布现状（王英男等，2022，动物学杂志），填补了刺鱼生态学与演化生物学研究的地理空缺。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb1484

刺鱼的系统发育关系和基因组共线性

刺鱼性染色体演化总览