海洋所在魚類快速淡水適應性演化機制研究中取得新進展
近日,國際學術期刊Molecular Biology and Evolution在線刊發(fā)了中國科學院海洋研究所劉進賢研究團隊關于魚類快速適應淡水生境的遺傳學機制研究最新成果。該研究從基因組層面揭示了魚類快速適應淡水生境的遺傳學基礎,強調了固有遺傳變異在面臨環(huán)境變化的種群適應性演化中的重要性,為深入探討生物復雜性狀快速適應性演化的分子機制提供了新的參考。
解析適應性演化的遺傳機制是分子生物學領域的關鍵科學問題。盡管生物表型能夠快速演化以響應環(huán)境變化,但其在基因組水平的分子機制仍不夠明晰。魚類從海洋遷移到淡水環(huán)境的適應過程通常涉及多個高度多基因控制的性狀,因此淡水適應的平行演化體系是解析復雜表型適應性演化遺傳機制的理想系統(tǒng)。
劉進賢研究團隊以短吻新銀魚(Neosalanx brevirostris)的祖先洄游種群及其衍生淡水定居種群為研究對象,采用群體基因組學的研究方法,通過比較兩種生態(tài)型之間的基因組差異,探討了魚類淡水定居種群快速淡水適應這一復雜性狀的遺傳學機制。研究發(fā)現(xiàn)長江水系內不同陸封地理種群之間具有獨立的遺傳關系,構成了一個平行的獨立淡水適應系統(tǒng)(圖1)。進一步的研究證實快速平行淡水適應遵循復雜的多基因遺傳結構,并且在全基因組層面上表現(xiàn)出平行性,其適應過程主要通過選擇固有的遺傳變異位點來實現(xiàn)(圖2)。在祖先長江口種群中,適應性遺傳變異的頻率呈現(xiàn)中等水平,表明該種群已經在波動的河口生境中預先適應了低鹽環(huán)境,從而顯著加快了平行淡水適應發(fā)生的速度。在平行淡水適應的過程中,一些適應性相關SNP的等位基因頻率發(fā)生了較大變化,其中大部分淡水有利等位基因處于固定或接近固定狀態(tài)。這些適應性SNP關聯(lián)滲透壓調節(jié)、免疫調節(jié)、運動、代謝等多種生物學相關功能基因,與兩種生態(tài)型之間涉及多種復雜生理和行為性狀的適應性分化多基因結構高度一致。

圖1?短吻新銀魚采樣地圖(A)、種群遺傳多樣性(B)與遺傳結構(C、D、E)

圖2?候選離散SNP(A、B)和候選協(xié)變SNP(C、D)的特征及其與中性預期數(shù)量間的統(tǒng)計學差異顯著性
中國科學院海洋研究所楊昊博士和李玉龍副研究員為論文共同第一作者,邢騰飛特別研究助理參與了本項目研究,上海市水生野生動植物保護研究中心吳建輝、王婷以及太湖漁業(yè)管理委員會朱明勝協(xié)助開展了樣品采集工作,劉進賢研究員為論文通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金項目的資助。
論文信息:
Hao Yang#, Yu-Long Li#, Teng-Fei Xing, Jian-Hui Wu, Ting Wang, Ming-Sheng Zhu, Jin-Xian Liu*. Genome-wide Parallelism Underlies Rapid Freshwater Adaptation Fueled by Standing Genetic Variation in a Wild Fish. Molecular Biology and Evolution, 2025, msaf160, https://doi.org/10.1093/molbev/msaf160
附件下載:
魯公網安備37020202001323號 | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號 |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
