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南方鲇（Silurus meridionalis Chen）又名大口鲇,隶属于鲇形目（Siluriformes）、鲇科（Siluridae）、鲇属（Silurus）,是一种广布于我国长江流域的重要经济鱼类,也是近年来开发的名特优养殖新品种。具有个体大、肉质好、生长快、抗病力强、经济价值高等特点。常见个体2-5 kg,最大个体达50 kg。雄鱼一般2-4年性成熟,雌鱼3-5年性成熟。南方鲇的生长速度和个体大小具有明显的性别二态性,雌鱼比雄鱼长得快,因此,水产上全雌化养殖能显著提高经济效益。但是南方鲇的基础研究相对薄弱,且缺乏基因组信息,为优良品种选育和性控育种带来了极大的困难。本研究中,我们首先通过将XY的正常个体与性逆转个体交配获得了YY超雄南方鲇,从而为研究鱼类性别决定提供了一个良好的模型。在此基础上,综合利用Illumina、Nanopore、Bionano和Hi-C等技术,测序组装获得高质量XX、XY和YY南方鲇个体全基因组序列,结合雌雄混合池的重测序,确定性别决定区间、筛选性别连锁分子标记、鉴定性别决定候选基因,为在基因组水平上解析南方鲇经济性状的遗传基础、开展全基因组选择育种和性控育种奠定基础。主要研究工作及结果如下。1、南方鲇染色体水平的基因组图谱构建。首先利用二代测序技术对南方鲇基因组大小和杂合度进行估测。测序得到的49.5 Gb高质量XX Illumina序列,经k-mer分析得出南方鲇XX个体基因组大小为712.42Mb,杂合度为0.49%,GC含量为39%。利用Nanopore三代测序平台,XX、XY和YY分别获得81.3 Gb,80.3 Gb和85.7 Gb的原始数据,质控之后分别为69.7 Gb,69.2 Gb和77.1 Gb,基因组覆盖度约为100×,测序平均读长分别为24.29 kb,24.15 kb和24.67 kb。经组装和纠错之后,获得基因组大小分别为741.2 Mb,727.2 Mb和750.0 Mb,contig N50分别为13.19 Mb,13.81 Mb和15.96 Mb。然后利用116.4 Gb XX、174.9 Gb XY的Bionano测序数据和80.6 Gb XX、80.4 Gb XY的Hi-C测序数据将XX、XY和YY的contig挂载到29条染色体上,分别获得738.9 Mb,723.9 Mb和739.1 Mb的染色体水平基因组,挂载率分别为99.5%、99.3%和98.54%,得到的scaffold N50长度分别为28.04 Mb,28.08 Mb和27.22 Mb。BUSCO评估结果分别为92.0%,90.7%和92.3%,说明具有较高的完整性。对XX基因组进行注释,得到40.12%的重复序列。整合从头注释、同源预测和转录组预测三种方法共预测到22,965个蛋白质编码基因,平均基因长度16,897 bp,平均基因编码区长度1,689 bp。其中,22,519个基因（98.06%）能在蛋白数据库中找到对应的功能注释。BUSCO评估基因完整性约93.1%。这些结果表明基因组组装和注释具有较好的完整性和准确性。2、南方鲇性染色体及性别决定区间的定位。利用XY性逆转雌鱼与XY雄鱼交配产生的后代中41条雌鱼构建雌鱼混合池,110条雄鱼构建雄鱼混合池,并对雌雄混合池进行建库和重测序,原始数据过滤和质控之后,分别获得342,503,436和270,953,302条reads共51.2 Gb和38.7 Gb的有效数据,比对到南方鲇XX参考基因组上,比对率分别为95.90%和98.96%,覆盖深度分别为58.94x和46.06x。对比对结果进行性别相关的SNP挖掘,经条件过滤后雌雄混合池分别剩余2,421,301和2,468,613个SNP标记,根据这些SNP位点进行FST的计算,最终确定了性染色体为24号染色体（chr.24）,性别决定区间位于X染色体3.74 Mb到5.91 Mb之间,Y染色体3.75 Mb到6.13 Mb之间。3、南方鲇性别连锁分子标记的开发。首先,将Illumina测序获得的XY雄鱼142,759,127条clean reads截短成60 bp长度（male k-mers-60）,通过Bowtie2比对到XX雌鱼参考基因组上,用SAMtools软件将没有比对到参考基因组的21,024,303条reads提取出来,并通过De novo组装软件Iterative De Bruijn Graph Assembler（IDBA）进行从头组装,得到8954个contig,然后将雌鱼混合池的172,602,041条clean reads比对到这些contig上,从比对结果中进一步过滤掉被雌鱼混合池中的reads比对上的contig,最终得到38条Y染色体特异的contig。对这些contig进行定位,并根据两侧是否存在雌雄一致序列来设计引物,分别对南方鲇养殖群体和野生群体进行PCR扩增,最终筛选出8个与性别连锁的分子标记,其中,前7个分子标记为雄性特异,而marker-8为共显性分子标记,可同时区分XX、XY和YY个体。从对南方鲇不同群体的遗传性别鉴定的结果来看,这些分子标记适用性良好,鉴定结果准确可靠。基因组比对分析发现,8个分子标记全部位于chr.24上,且均落在性别决定区间内部,从而印证了chr.24为南方鲇的性染色体。基于筛选到的这些分子标记,我们构建了南方鲇分子标记辅助生产XX全雌和YY超雄鱼的方法。4、南方鲇性别决定候选基因的鉴定。通过X和Y染色体的比对,发现在性别决定区间存在一段Y特异的序列,经过注释,发现这段序列含有一个amhr2的复制基因,命名为amhr2y。两者序列上存在一定的差异,核苷酸序列一致性为81%,编码的氨基酸序列一致性为70%。通过对南方鲇各组织及不同时期性腺转录组分析,发现amhr2y只在精巢特异表达。荧光原位杂交显示amhr2y在南方鲇5、10、30和120天的精巢体细胞和生殖细胞中均有表达。这些结果表明amhr2y可能是南方鲇的性别决定候选基因。综上所述,本研究综合利用二代和三代测序技术,测序组装获得高质量南方鲇染色体水平基因组,并完成了基因组注释。结合雌雄混合池的重测序,成功定位了南方鲇性染色体及性别决定区间;筛选到8个性别连锁分子标记并建立了分子标记辅助育种技术生产南方鲇单性鱼苗;鉴定了性别决定候选基因amhr2y。本研究结果为开展南方鲇经济性状的遗传解析、性别决定的分子机制研究和性控育种等奠定了基础。