海洋所等在海洋生物對逆境適應進化研究中取得重要進展

    　9月20日，由中國科學院海洋研究所聯合華大基因、美國新澤西州立大學等多家單位完成的牡蠣對潮間帶逆境適應機制的研究成果，由《自然》（Nature）雜志以長篇論文（Article）形式在線發表。

　　該研究利用新一代測序技術和全新的組裝策略，構建了牡蠣全基因組序列圖譜，證實了牡蠣基因組序列具有極高的多態性、較高比例的重復序列和活躍的轉座子。結合轉錄組、蛋白譜等最新組學技術，研究人員發現一系列與牡蠣抗逆能力相關的基因發生明顯擴張，這可能是牡蠣適應潮間帶逆境適應的主要分子基礎。研究還揭示了在逆境適應中發揮重要作用的貝殼的復雜形成機制。

　　此成果的發表，標志著基于短序列的復雜基因組拼接和組裝技術獲得重大突破，在國際上填補了牡蠣為代表的冠輪動物基因組和海洋生物潮間帶逆境適應機制研究的空白，這也是我國海洋生物及水產經濟生物相關研究成果以研究論文形式第一次登上Nature雜志。

　　牡蠣隸屬于動物界第二大門-軟體動物門，擁有厚重的鈣化貝殼，營固著、濾食性生活，對維護近海與河口生態系統的穩定發揮著重要的調控作用。牡蠣為世界性分布，是潮間帶極端生境的代表種。牡蠣也是養殖產量最大的海洋動物，為重要的海洋蛋白源，與人類生活和健康息息相關，中國的牡蠣產量占全世界的3/4。重要的生態意義、重大的經濟價值和獨到的生物學特性使牡蠣成為海洋生物學研究的重點，且逐漸發展成為海洋生物逆境適應機制研究的模式種。而牡蠣基因組學研究，對于進一步理解以牡蠣為代表的潮間帶海洋生物進化歷程，對于探索在海洋酸化日益嚴重的情況下海洋生物對逆境的適應機制，對于認識海洋基因資源利用潛力都有重要科學價值。

　　牡蠣生活在環境高度多變的潮間帶，其環境溫度、鹽度在不同潮位、季節變化非常大，而牡蠣一般附著在淺海物體和礁石上，不能夠通過主動移動來逃避不利環境的影響，所以必須有一套遺傳機制使其對溫度、鹽度、露空、重金屬和海區常見病原等具有很強的抵抗力。研究人員結合基因組和轉錄組信息，發現一系列與牡蠣強抗逆能力相關的基因發生了明顯擴張，比如熱激蛋白70基因（heat shock protein 70，HSP70）的數目高達88個，接近海葵等其它各類代表物種均值的5倍，這很可能是牡蠣能夠在潮間帶高達49 ℃甚至更高的溫度下仍能維持細胞內穩態平衡，從而保持生存的主要原因。凋亡抑制蛋白基因（inhibitors of apoptosis proteins，IAP）的數目為48個，接近海葵等其它各類物種均值的9倍，這表明牡蠣可能具有復雜的抗凋亡系統，從而使其能夠在離水露空等復雜多變的環境下長期生存。在外殼生物礦化形成機制的研究中，研究人員發現多種不同的蛋白參與了貝殼復雜的組裝和修飾，其中涉及血細胞及外來體的參與，并且大部分貝殼蛋白是非分泌性蛋白，這表明貝殼的生物礦化機制遠比當前人們的認識要復雜得多。

　

　　

　　牡蠣與防御相關基因的擴展、表達與路徑分布

　　

　　牡蠣