Proc B |合作研究揭示龙头鱼种群暴发的基因组机制
龙头鱼（Bombay duck，Harpadon nehereus）属仙女鱼目，狗母鱼科，市面俗称“九肚鱼”、“豆腐鱼”，是印度洋北部沿海、西太平洋常见的中下层小型鱼类，广泛分布于我国黄海、东海和南海，长期作为副渔获物，产量低至未纳入官方统计。2005 年，其产量突然上升，占东海主要渔场总渔获量的 83%，此后多年反复爆发，已成为该海域优势种之一。以往的解释多强调过度捕捞与近岸缺氧的叠加作用，但这一转变的遗传基础尚缺乏系统研究。
中国海洋大学康斌教授团队联合中山大学生态学院崔融丰副教授团队组装了龙头鱼及其近缘种多齿蛇鲻（Saurida undosquamis）的染色体水平基因组，并对我国沿海 6 个群体 48 尾个体开展全基因组重测序，从基因家族扩张收缩、选择压力与群体遗传结构三个方面进行分析。
龙头鱼基因组全长 1.36 Gb，97.34% 的序列可组装成24 条染色体，scaffold N50 为 55.20 Mb，BUSCO 完整度 96.80%，共注释到 44,395 个蛋白编码基因。基于 2,863 个单拷贝基因的系统发育分析显示，龙头鱼与多齿蛇鲻约在 4,750 万年前分化。
图1 龙头鱼的(Harpadon nehereus)外部形态。
图2 龙头鱼与多齿蛇鲻的基因组特征。（A）龙头鱼（BD）与多齿蛇鲻（BL）的基因组景观，由外向内依次为染色体、GC 含量、杂合度、重复序列密度、基因密度与染色体间共线性；（B）四种鱼类基因家族的韦恩图，示各物种特有及共享的基因家族数目；（C）基于单拷贝基因的系统发育树与分化时间，蓝色横条为 95% 置信区间，红色分支示两个物种约 4,750 万年前的分化。
重测序共获得 343 万个高质量 SNP。主成分分析、群体遗传结构与个体系统树均未检出与采样地点对应的群体结构，来自黄海、东海与南海的个体高度混合，核苷酸多样性低，约为 5.09–5.55×10⁻⁴，近交程度低，表明我国沿海龙头鱼为一个泛交群体。PSMC 分析显示，其有效群体大小在约 1,000 万至 5,000 年前持续下降，最低谷时跌至约1万尾，约 2,000 年前逐渐回升。
图3 龙头鱼群体的遗传结构与历史动态。（A）采样点分布（QD 青岛、LYG 连云港、ZS 舟山、WZ 温州、YJ 阳江、LG 临高）；（B）核苷酸多样性（π）；（C）主成分分析；（D）K = 2–5 的群体遗传结构；（E）个体系统树；（F）PSMC 推断的有效群体大小历史。
比较基因组分析在龙头鱼分支上鉴定出 789 个扩张与 576 个收缩的基因家族、2,546 个受强化选择基因、920 个受放松选择基因及 93 个正选择基因。低氧应答核心基因 epas1扩增至 3 个拷贝（近缘种及其他硬骨鱼多为 1 个），血管重塑、心脏发育与原始造血相关通路显著富集。免疫方面，MHC I 类基因家族收缩至 4 个（多齿蛇鲻为 26 个），而 41 个近期受选择基因多与免疫应答相关。繁殖方面，细胞内雌激素受体信号通路显著富集，greb1同时受正选择与强化选择。离子转运与渗透压调节相关基因的富集。
图4 扩张、松弛与强化选择基因的 GO 富集分析。（A）扩张基因家族；（B）松弛选择基因；（C）强化选择基因。横轴为富集因子，点的大小示基因数目，颜色示显著性。
上述特征表明，龙头鱼对低氧、污染与波动的近岸环境可能具有长期预适应，环境扰动使其得以迅速占据空出的生态位。本文据此提出“新本地入侵者”概念。判断物种的入侵性，不应仅依据地理来源，而应看其是否破坏群落结构。本地物种也有可能由于基因组预适应变成“入侵者”。该研究为渔业资源管理与海洋生物多样性预警提供了基因组层面的初步证据。
该研究以“Genomic mechanisms underlying Bombay Duck's rapid population surge”为题，发表于英国皇家学会会刊 Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。中国海洋大学康斌教授为本文第一作者，我院崔融丰副教授为本文通讯作者，中国海洋大学博士生王林龙、我院硕士生姚栋基、强基班博士生耿佳林主要参与了本研究。本研究得到国家自然科学基金项目（批准号：42576110、32171602）资助。
全文链接：https://doi.org/10.1098/rspb.2026.1106
课题组介绍
中山大学崔融丰课题组依托演化与基因组平台，开展行为生态学、分子生态学与进化基因组学研究，关注鱼类适应与物种形成的遗传基础。课题组以斗鱼属（Macropodus）及虾虎鱼科（Gobiidae）等为模式体系，综合运用种群基因组学、比较基因组学与行为学实验等手段，研究选择压力变化、遗传负荷、适应性渗入等演化过程，并关注外来与本土入侵鱼类的基因组特征。欢迎本科生及博士后申请人联系。课题组主页：https://eco.sysu.edu.cn/teacher/CuiRongfeng。
