中國科學(xué)院海洋研究所破譯國際首個深海甲殼動物基因組

近日，中國科學(xué)院海洋研究所研究員李富花和李新正課題組合作破譯了國際上首個深海甲殼動物——深海水虱(Bathynomusjamesi)的基因組，并揭示了深海水虱體形巨大化和深海寡營養(yǎng)環(huán)境適應(yīng)的獨(dú)特分子遺傳機(jī)制。該研究是繼深海軟體動物和深海管蟲等深海物種之后首次報導(dǎo)深海甲殼動物基因組，為揭示甲殼動物獨(dú)特的深海環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化和遺傳機(jī)制提供了重要分子證據(jù)。相關(guān)研究成果以“Genome of a giant isopod,Bathynomusjamesi, provides insights into body size evolution and adaptation to deep-sea environment”為題，發(fā)表于BMCBiology。

理論上，深海環(huán)境極其惡劣，其寡營養(yǎng)環(huán)境不利于巨型生物的生存。深海水虱是深海巨型等足類的代表性物種，它們因保持世界上最長的絕食時間紀(jì)錄(可達(dá)5年以上)而廣受關(guān)注。研究人員完成了深海水虱基因組的測序和組裝，構(gòu)建了高質(zhì)量的基因組圖譜，其基因組組裝大小達(dá)5.89 Gb，是目前已測序甲殼動物中基因組最大的物種。研究發(fā)現(xiàn)，其基因組中轉(zhuǎn)座元件的含量高達(dá)84%，是引起基因組擴(kuò)張的重要原因。比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，深海水虱基因組內(nèi)多條生長相關(guān)信號通路上的基因發(fā)生了顯著擴(kuò)張，包括兩條激素信號通路、mTOR信號通路和Hippo信號通路，說明深海水虱體形巨大化的形成可能與其強(qiáng)化的生長相關(guān)信號通路密切相關(guān)。

深海水虱擁有一個巨大的胃(占身體體積的2/3)，還具有發(fā)達(dá)的用于存儲有機(jī)物質(zhì)的組織——脂質(zhì)體。研究人員對深海水虱不同組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序和分析，發(fā)現(xiàn)大量與糖代謝和膜泡運(yùn)輸相關(guān)的基因家族在深海水虱基因組上發(fā)生了顯著擴(kuò)張，且特異性地在胃和腸道中高表達(dá)，提示其可能與能量的高效利用相關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)體內(nèi)脂質(zhì)的積累主要得益于較低的脂質(zhì)代謝效率，而非高效的脂質(zhì)合成能力。

(來源：中國科學(xué)院海洋研究所)