?比較基因組方法揭示深?;蚁斅葸m應(yīng)深海環(huán)境及其進(jìn)化的分子機(jī)制研究獲新進(jìn)展
中國科學(xué)院海洋研究所發(fā)布了深?;蚁斅莞哔|(zhì)量染色體水平基因組參考序列,基于比較基因組方法探索驅(qū)動(dòng)深?;蚁斅葸m應(yīng)深海熱液噴口的分子機(jī)制,成果2024年11月10日在學(xué)術(shù)期刊Science of The Total Environment正式發(fā)表。
深?;蚁斅?em>Thermocollonia jamsteci(Mollusca、Gastropoda、Vetigastropod、Trochida、Colloniidae)是深海熱液噴口中具有代表性的腹足動(dòng)物。深海熱液噴口的特點(diǎn)是高靜壓、缺氧、黑暗和有毒物質(zhì),目前人們對(duì)生物體如何適應(yīng)這種極端的海洋生態(tài)系統(tǒng)仍然知之甚少。本研究利用二代DNA測序和三代DNA測序技術(shù)完成了對(duì)深?;蚁斅莼蚪M的預(yù)測和組裝,利用Hi-C技術(shù)完成了灰蠑螺染色體組裝,構(gòu)建了深?;蚁斅萑旧w水平基因組參考序列。組裝得到的基因組大小為2.54Gb,Contig N50為1.16Mb,Scaffold N50為231.02 Mb,組裝結(jié)果成功掛載到11條染色體上,掛載率為96.68%。比較分析發(fā)現(xiàn)深?;蚁斅萑旧w經(jīng)歷了大規(guī)模重排、反轉(zhuǎn)、融合與混合。
研究團(tuán)隊(duì)利用從頭注釋技術(shù)、基于同源基因的注釋技術(shù),并利用二代轉(zhuǎn)錄組和全長轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù),完成了灰蠑螺基因的蛋白編碼基因注釋。利用這些基因組及其注釋結(jié)果,通過比較基因組技術(shù)研究了深海灰蠑螺對(duì)深海適應(yīng)性進(jìn)化的分子機(jī)制,為與深海適應(yīng)相關(guān)的遺傳變化提供了新的見解。深?;蚁斅莼蚪M大小是迄今為止Vetigastropoda亞綱動(dòng)物基因組中最大的,影響基因組大小變異的因素包括基因組復(fù)制事件、單個(gè)基因或基因家族的丟失或獲得、重組事件、轉(zhuǎn)座子擴(kuò)張。

圖?深?;蚁斅荼容^基因組分析
a)15個(gè)軟體動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)育樹;b)不同腹足類譜系中具有基因組的物種分布;c)深海灰蠑螺基因組特征;d)深?;蚁斅葜姓x擇的纖毛基因(BBS1、BBS2和BBS9)和轉(zhuǎn)錄因子基因RFX4;e)深海灰蠑螺和其近緣物種Gibbula maguss染色體的比較分析
染色體內(nèi)基因順序在長時(shí)間跨度內(nèi)的混亂是無數(shù)次重疊倒位和其他染色體內(nèi)重排的累積效應(yīng)。系統(tǒng)發(fā)育分析表明,深?;蚁斅莘只?80.92Ma(95%的置信區(qū)間為153.88-210.48 Ma),這和當(dāng)時(shí)發(fā)生的三疊紀(jì)末(~200Ma)大規(guī)模滅絕有很大關(guān)系。BBSome和RFX4 基因在深?;蚁斅葜谐收x擇,它們除了在纖毛蛋白運(yùn)輸方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,也在纖毛介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起作用,調(diào)控著發(fā)育和機(jī)體的穩(wěn)態(tài)。在深海高壓環(huán)境下,深?;蚁斅萃ㄟ^增強(qiáng)纖毛內(nèi)運(yùn)輸機(jī)制來抵抗深海高壓和缺氧環(huán)境??傊瑢?duì)深?;蚁斅莸幕蚪M大小和染色體進(jìn)化的分析,以及所涉及的纖毛內(nèi)運(yùn)輸機(jī)制,結(jié)合地質(zhì)史上的三疊紀(jì)末期大規(guī)模滅絕事件,為研究深海軟體動(dòng)物的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制提供了新的維度。
中國科學(xué)院海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后段澤林為論文第一作者,通訊作者包括陳楠生研究員和惠敏副研究員。王靜、劉淑雅、徐青、陳浩和李超倫為該論文共同作者。本項(xiàng)目得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金和嶗山實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目資助。
論文信息:
Zelin Duan, Jing Wang, Shuya Liu, Qing Xu, Hao Chen, Chaolun Li, Min Hui*, Nansheng Chen*. Positive selection in cilia-related genes may facilitate deep-sea adaptation of Thermocollonia jamsteci[J]. Science of The Total Environment, 2024, 950: 175358.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175358.
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號(hào) | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號(hào) 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號(hào) 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號(hào) |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
