中科院海洋所等在貝類基因組演化研究中取得進(jìn)展

近日，由中國科學(xué)院海洋研究所研究員楊紅生課題組主導(dǎo)，北京諾禾致源科技股份有限公司、美國羅格斯大學(xué)、美國杜克大學(xué)等共同合作完成的研究成果，以The hard clam genome reveals massive expansion and diversification of inhibitors of apoptosis in Bivalvia為題，在線發(fā)表在BMC Biology上。該研究在國際上首次完成了硬殼蛤Mercenariamercenaria全基因組精細(xì)參考圖譜的繪制，揭示了雙殼綱貝類凋亡抑制因子IAP基因大規(guī)模擴(kuò)張與分化現(xiàn)象。

硬殼蛤又稱美洲簾蛤，其自然棲息地位于北美大西洋沿岸，具有肉質(zhì)鮮美、生長(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)。1997年，中國工程院院士、中科院海洋所研究員張福綏等將硬殼蛤引入我國，系統(tǒng)研究了硬殼蛤的基礎(chǔ)生物學(xué)和生理生態(tài)學(xué)特征，建立了1套以“基礎(chǔ)研究-高效育苗-池塘養(yǎng)殖”為主線的適合我國國情的硬殼蛤規(guī)?；绶N繁育和池塘養(yǎng)殖技術(shù)工藝，形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過20余年的研究和推廣，硬殼蛤已成為福建、江蘇、山東、河北和遼寧等地沿海池塘生態(tài)混養(yǎng)的重要經(jīng)濟(jì)貝類，形成了我國新的貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。該研究利用Pacbio測(cè)序技術(shù)，結(jié)合Hi-C技術(shù)繪制了首個(gè)硬殼蛤染色體水平的基因組精細(xì)圖譜，基因組大小為1.79 Gb，contig N50達(dá)到1.77 Mb，scaffold N50達(dá)到91.38 M，共編碼34 283個(gè)基因。

比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，硬殼蛤基因組存在較為顯著的IAP基因家族大規(guī)模擴(kuò)張現(xiàn)象，擁有159個(gè)拷貝，遠(yuǎn)超人類、模式動(dòng)物的拷貝數(shù)(<10 拷貝)。硬殼蛤IAP通過譜系特異性的串聯(lián)重復(fù)和逆轉(zhuǎn)錄的方式發(fā)生擴(kuò)張，并利用結(jié)構(gòu)域的改組迅速發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能分化?？蒲腥藛T通過重建IAP的進(jìn)化歷程發(fā)現(xiàn)，IAP擴(kuò)張是雙殼綱貝類的一種共有現(xiàn)象，是雙殼綱貝類獨(dú)特的一種進(jìn)化策略，其通過IAP擴(kuò)張和分化實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞凋亡更精密的調(diào)控，進(jìn)而調(diào)節(jié)貝類的免疫和應(yīng)激反應(yīng)。該研究為理解硬殼蛤的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制和適應(yīng)性進(jìn)化過程提供了新見解，并為硬殼蛤遺傳育種提供了重要科學(xué)參考。

海洋所助理研究員宋浩、美國羅格斯大學(xué)教授郭希明、海洋所副研究員孫麗娜和北京諾禾致源科技股份有限公司技術(shù)員王強(qiáng)輝為論文的共同第一作者，海洋所研究員張濤為論文的通信作者。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃(STS)等的資助。