编辑推荐：
这篇综述系统阐述了以斑马鱼和青鳉为代表的硬骨鱼类，因其缺乏哺乳动物那样的全基因组DNA甲基化（5mC）重编程事件，使得DNA甲基化模式能更稳定地跨代传递，从而成为研究代际和跨代表观遗传继承的独特且有价值的脊椎动物模型。文章总结了DNA甲基化的稳定性、环境扰动（如污染物、应激）诱导的可遗传表观遗传变化及其生态与进化意义，并展望了该领域未来的研究方向与方法学进展。
在生物遗传学的宏大画卷中，经典的孟德尔遗传定律描绘了DNA序列信息的垂直传递。然而，越来越多的证据表明，除了DNA序列本身，由亲本配子传递的表观遗传信息——如DNA的共价化学修饰、组蛋白的翻译后修饰以及各种RNA——同样构成了可遗传性状变异的基础，形成了代际和跨代表观遗传继承的分子平台。环境因素，如饮食、化学暴露和应激，能够重塑表观基因组，为亲本一生中获得的表观遗传性状的继承创造了可能。在这片研究领域中，硬骨鱼类正以其独特的生物学特性，成为探索表观遗传继承奥秘的关键脊椎动物模型。
硬骨鱼类作为表观遗传模型
与哺乳动物相比，硬骨鱼类在表观基因组调控上展现出显著差异。最核心的区别在于，它们不像哺乳动物那样，在早期胚胎发生、生殖系特化和精子发生过程中经历广泛的DNA甲基化擦除与重置事件。具体而言，真兽类哺乳动物会经历三轮全基因组范围的重编程，包括植入前胚胎、原始生殖细胞和精子发生过程中的5mC（5-甲基胞嘧啶）标记的近乎完全擦除与重建。而在斑马鱼和青鳉等硬骨鱼类中，全基因组亚硫酸氢盐测序研究一致表明，它们在上述任何发育阶段都未发生同等规模的DNA甲基化组重编程。斑马鱼的精子和卵子基因组都保持高度甲基化状态，受精后，早期胚胎通过重塑母源基因组贡献，使其甲基化组配置趋向父源模式，但这过程并不涉及全局性的表观基因组擦除，仅限于特定基因座的局部5mC变化。同样，在原始生殖细胞发育和精子发生的各个阶段，也未检测到全局性5mC模式的重大变化。这种缺乏大规模表观遗传重编程的特点，使得硬骨鱼类的DNA甲基化模式更有可能跨越世代而持续存在，从而为在缺乏全局性表观遗传擦除的背景下，研究遗传表观遗传状态的持久性提供了一个独特的实验框架。这使得它们尤其容易受到环境损害的影响，但也因此成为研究表观遗传继承的宝贵模型。
斑马鱼和青鳉是其中最具代表性的两种硬骨鱼类模型。斑马鱼拥有极为全面的参考基因组、丰富的注释和调控信息，以及大量的基因编辑工具和转基因品系，便于进行功能注释。尽管其由硬骨鱼类特异性全基因组复制事件形成的基因组架构可能带来基因冗余，增加单基因功能分析的复杂性，但其广泛的遗传工具库使其成为强大模型。青鳉则作为一个重要的补充模型，拥有紧凑、注释良好的基因组，世代时间短，天然种群间地理多样性丰富，使其非常适合于遗传变异、适应和进化研究。它还能耐受广泛的环境条件，并与斑马鱼在系统发育上相距较远，为比较脊椎动物研究提供了宝贵机会。二者优势互补，共同构成了当前最多功能、最强大的硬骨鱼类模型组合。
硬骨鱼类中的表观遗传继承证据
越来越多的研究表明，硬骨鱼类可以将环境诱导的表观遗传改变（包括5mC的变化）跨代传递。这些研究主要集中在斑马鱼和青鳉上，涵盖了多种环境暴露因素。例如，亲本暴露于砷、双酚A、镉、汞、微囊藻毒素-LR、十溴二苯乙烷、杀虫剂氯菊酯等化学物质，均可诱导可遗传的表型和分子变化，包括特定基因启动子区域的甲基化改变、差异甲基化区域的出现，以及相关的行为、生殖或代谢异常。这些变化可以通过母系和父系谱系传递，有时可持续至F2甚至F3代。除了化学暴露，遗传扰动（如染色质修饰因子单倍剂量不足或dnmt1功能缺陷）也会导致可遗传的表观遗传突变和表型。在青鳉中，暴露于双酚A、17α-乙炔雌二醇或除草剂莠去津，也能诱导跨代的生殖功能损害和基因表达变化。此外，在多种其他硬骨鱼中，自然环境变化、驯养实践或温度变化诱导的DNA甲基化组改变也被证明可以跨代持续。这些研究共同强调了硬骨鱼类存在可重复的代际，乃至真正的跨代环境诱导表观遗传和表型修饰的遗传现象。
当前研究的局限性与未来方向
尽管该领域取得了重要进展，但仍存在一些明显局限。首先是方法学的异质性：不同研究采用的技术分辨率差异巨大，从高分辨率的WGBS到低分辨率的ELISA或靶向测序，影响了结果的可比性和准确性。例如，ELISA法在早期发育阶段可能因大量未甲基化的线粒体DNA干扰而严重低估核基因组5mC水平。其次，许多研究缺乏独立重复，或未能在不同遗传背景或生态背景下验证其发现。再者，对观察到的表观遗传变化缺乏机制性理解，不清楚它们如何产生稳定、长期的功能性结果。最关键的是，许多研究未能明确区分表观遗传变异与潜在的遗传变异（如单核苷酸多态性）的贡献。例如，有研究发现，持续至F3代的镉诱导5mC变化，实际上可追溯到一个附近能创建或消除CpG位点的SNP。因此，未来的研究需要结合WGBS和全基因组测序，以清晰区分表观遗传变异与底层遗传差异。
展望未来，长读长测序、单细胞表观基因组学和基因组编辑等新兴工具，将能以前所未有的分辨率研究5mC和其他表观遗传标记。长读长平台可以在单分子水平同时检测遗传和表观遗传变异，有助于在重复区域和结构变异中表征甲基化景观。从生态和进化角度看，研究硬骨鱼类在环境压力下如何诱导可遗传的表观遗传变化，对于理解种群在快速变化生态系统中的恢复力或脆弱性至关重要。如果环境诱导的表观遗传状态能稳定遗传，它们可能有助于种群适应，或成为环境退化的预警指标。未来的研究应致力于标准化实验方案，设计包含对照杂交、明确定义的环境处理和多代系统监测的实验，并将表型与表观遗传标记进行联合分析，以直接检验特定的表观遗传变异是否与适应性表型相关。最终，将机制研究与生态监测相结合，可能使硬骨鱼类成为环境变化的哨兵生物，从而更严谨地评估表观遗传继承在自然种群中的进化意义。
