中科院海洋所揭秘对虾进化中的关键因素

2021-03-11 14:28:48 信息来源:网络
  以中国科学院海洋学研究所李福华研究组为首的"促进对虾基因组可塑性和适应性进化的简单重复序列促进基因可塑性和适应性进化"的研究论文近日在"生物学通讯"期刊上发表,鉴于对虾基因组中简单重复序列(Simplesequencerepeat,SSR)的爆炸性扩展,首次提出了对虾基因组中SSR快速扩增的新机制,揭示了SSR在对虾基因组可塑性和适应性进化中的关键作用。
  SSR是由1×6碱基串联重复序列形成的,在所有被测基因组物种中普遍较低(仅约1%),它们一般被认为功能失调,属于基因组上的"垃圾DNA",但本研究小组先前的研究发现,南美白对虾的SSR含量为23.93%,这引起了研究者对SSR在南美白对虾进化中的作用和机制的浓厚兴趣。
  为了探讨SSR的分布特征和功能,研究人员完成了另一种对虾-中国对虾的全基因组测序和组装,并在Hi-C测序的基础上构建了南美白对虾和中国对虾染色体水平的基因组图谱。通过比较基因组学分析,推测SSR的爆炸性扩增发生在中国对虾的祖先基因组上,而SSR的特异扩增也是在不同对虾分化后发生的。SSR的扩增事件也与大虾灭绝后的快速进化时间一致,表明SSR在对虾适应性进化中起着关键作用。
  在本研究中,首次发现了与传统复制滑动突变模型不同的SSR爆炸扩展机制。研究人员发现,大虾SSR的爆炸扩展主要与携带转位元素有关,并进一步鉴定了最近活跃的易位元件,推测它们仍有进行SSR扩增的潜力。此外,SSR在中国对虾基因组可塑性和环境适应中发挥着重要作用。高密度SSR分布导致了中国对虾染色体大规模基因组重排。
  虽然中国对虾和凡纳滨对虾的关系相似,但两者在盐度适应性上有显著差异。研究人员首次发现,对虾可以通过调节体内游离氨基酸含量来调节渗透压,而SSR可以在基因调控区富集,并参与渗透压调节关键途径的基因表达调控。这些基因表达模式的差异可能是两种对虾渗透压调节能力差异的重要原因之一。
  这些结果为研究SSR在生物体中的作用以及甲壳类动物对环境的适应和进化提供了新的线索,也为对虾基因组育种和分子改良提供了重要的理论依据和数据支持。
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