近日，分子生物學(xué)與進(jìn)化領(lǐng)域權(quán)威期刊《Molecular Biology and Evolution》在線刊發(fā)了中科院海洋所貝類遺傳與進(jìn)化研發(fā)團(tuán)隊(duì)關(guān)于牡蠣高溫適應(yīng)進(jìn)化機(jī)制的研究論文“Noncoding variation and transcriptional plasticity promote thermal adaptation in oysters by altering energy metabolism”。這是該團(tuán)隊(duì)繼在nature、nature ecology & evolution發(fā)表牡蠣適應(yīng)進(jìn)化及種質(zhì)資源格局形成機(jī)制研究論文后，在牡蠣環(huán)境適應(yīng)進(jìn)化領(lǐng)域取得的又一重要進(jìn)展。
全球氣候變化加劇和極端天氣頻發(fā)對海洋生物生存和繁殖造成了嚴(yán)重威脅，遺傳變異和可塑性響應(yīng)是生物適應(yīng)性進(jìn)化過程中的兩種重要機(jī)制。牡蠣作為生態(tài)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值兼?zhèn)涞某遍g帶優(yōu)勢種，是研究海洋生物適應(yīng)進(jìn)化機(jī)制的理想對象。長牡蠣與福建牡蠣是自然分布在我國北方與南方的潮間帶優(yōu)勢種，是我國兩大主養(yǎng)經(jīng)濟(jì)貝類，也是不同溫度適應(yīng)型的近緣姊妹亞種。
遺傳分化與表型可塑性作為進(jìn)化的兩種重要驅(qū)動(dòng)力量，其相互關(guān)系一直是適應(yīng)進(jìn)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本研究以長牡蠣與福建牡蠣為研究對象，解析遺傳分化和可塑性在高溫適應(yīng)中的作用權(quán)重。研究發(fā)現(xiàn)南方福建牡蠣表現(xiàn)出更高的適應(yīng)性表達(dá)可塑性，受選擇基因同時(shí)作為環(huán)境響應(yīng)基因，其在非編碼區(qū)表現(xiàn)出更強(qiáng)的遺傳變異特征。南方牡蠣具有更強(qiáng)的ATP（三磷酸腺苷）合成和脂肪酸分解能力；而北方牡蠣ATP消耗和脂肪酸合成能力更強(qiáng)，說明脂肪酸和ATP代謝間的能量代償在長牡蠣和福建牡蠣適應(yīng)南北環(huán)境中發(fā)揮了重要作用。總之，該研究成果揭示了非編碼區(qū)變異和基因表達(dá)可塑性介導(dǎo)的能量分配在高溫適應(yīng)中的重要作用。
該成果對于預(yù)測海洋生物的適應(yīng)氣候變化的潛力提供了重要參考，同時(shí)為優(yōu)良新種質(zhì)的創(chuàng)制奠定了理論基礎(chǔ)。近年來，該研究團(tuán)隊(duì)以巨蠣屬牡蠣-潮間帶為研究體系，揭示了不同時(shí)空尺度上的牡蠣適應(yīng)進(jìn)化及其機(jī)制。團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得的系列成果為全面解析以牡蠣為代表的海洋生物不同層次多樣性形成機(jī)制，加深海洋資源認(rèn)知與利用具有重要意義，推動(dòng)了國內(nèi)外海洋生物適應(yīng)進(jìn)化領(lǐng)域的發(fā)展。
能量代謝的進(jìn)化代償是牡蠣適應(yīng)南北環(huán)境中的重要分子機(jī)制
本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)秀青年基金、博士后基金和中科院大科學(xué)中心重點(diǎn)部署項(xiàng)目的共同資助。
原文鏈接：https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msab241/6352503
Ao Li（黎奧）， Li Li*（李莉）， Ziyan Zhang（張梓言）， Shiming Li（李世明）， Wei Wang（王威）， Ximing Guo（郭希明）， Guofan Zhang*（張國范）。 Noncoding variation and transcriptional plasticity promote thermal adaptation in oysters by altering energy metabolism, Molecular Biology and Evolution, 2021, msab241.
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