近日，記者從中國科學院海洋研究所獲悉，生態學和進化生物學TOP期刊《分子生態學》在線刊發了該所貝類遺傳與進化研究團隊關于牡蠣溫度適應進化機制的最新成果。
表型可塑性是一種重要的進化機制，能夠幫助生物改變表型值適應快速變化的環境。表型可塑性的遺傳變異也稱為遺傳與環境相互作用，是導致環境響應性狀表型變異的關鍵部分。然而，目前對于遺傳與環境相互作用效應如何塑造環境響應性狀的不同可塑性模式理解薄弱，其背后的分子調控機制研究不足。
長牡蠣和福建牡蠣是我國北方和南方潮間帶的兩大重要經濟貝類，同時也是不同溫度適應型的近緣姊妹亞種。團隊在前期研究成果中，于2023年揭示了二者在長期溫度適應過程中其重要溫度適應性狀不飽和脂肪酸含量及主效基因存在差異的表型可塑性模式，并鑒定出環境響應基因甘油三酯水解酶（Atgl）非編碼區是關鍵的選擇區域。因此，甘油三酯性狀及關鍵基因Atgl可作為重要靶點進行表型可塑性分化模式的遺傳與分子調控機制研究。
研究結果發現，耐高溫的福建牡蠣在Atgl基因表達和脂質動員能力方面表現出較高的組成性表達和較低的可塑性變化，這種性狀權衡可能代表了一種表型可塑性的分化模式。
團隊針對基因上游啟動子區篩選出二者遺傳變異位點鑒定出相關分子模塊，并通過測量不同基因型在細胞上啟動子區活性變化和牡蠣雜交F2群體水平上對溫度變化響應的 Atgl基因表達變化，進一步分析了每個位點的 G 和遺傳與環境相互作用效應。
團隊最終證明，非環境響應性轉錄因子Nono特異性與福建牡蠣等位基因結合并介導了g.-1804位點的G效應，而福建牡蠣中轉錄因子Hnrnpk的較低環境敏感性介導了g.-1919位點的遺傳與環境相互作用效應，二者共同調控了福建牡蠣 Atgl基因的較高組成性表達和較低可塑性變化之間的權衡。
據了解，該研究作為一個實驗生物學案例，利用數量遺傳學的方法識別順式變異的遺傳與環境相互作用效應，并通過分子實驗揭示其在環境響應性狀表型可塑性模式形成的調控機制，是遺傳學和分子生物學在生態和進化領域的成功應用，對深化遺傳與環境相互作用在適應性性狀形成、預測海洋生物對未來極端天氣變化的適應潛力具有重要意義。
目前，相關分子模塊及應用已獲得國家發明專利授權并已應用于耐高溫牡蠣新品種培育。
該研究得到了國家重點研發計劃、山東省重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的共同資助。
相關論文信息： https://doi.org/10.1111/mec.17623