海洋所深海化能生態系統大型甲殼動物適應性研究獲新進展

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時間:2019-06-05  來源:海洋生物分類與系統演化實驗室文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,海洋所沙忠利研究團隊在深海化能生態系統大型甲殼動物適應性研究方面取得新進展,基于“科學”號在沖繩熱液和南海冷泉采集的柯氏潛铠蝦Shinkaia crosnieri Baba and Williams, 1998爲材料,揭示了大型甲殼動物適應不同深海化能生態微環境的分子基礎。相關研究成果發表于BMC GenomicsJCR 1区),程娇博士为論文第一作者。 

  地球上絕大部分生態系統是利用光合作用來維持生命循環,但深海中存在著以化能合成爲基礎的生態系統。熱液和冷泉爲典型的深海化能合成生態系統,但二者成因和分布不同,環境特征也有較大差別。柯氏潛铠蝦是少數在熱液、冷泉區域均有分布的大型生物優勢種,爲研究深海化能生態系統中大型甲殼動物的適應性進化機制提供了理想材料。聚焦深海熱液與冷泉生物群落對環境適應機制是否存在異同這一科學問題,科研人員以深海甲殼動物優勢種柯氏潛铠蝦爲研究對象,比較其在熱液和冷泉不同深海化能合成生態系統中的轉錄組差異,分析熱液與冷泉個體編碼基因序列,篩選了適應性相關的關鍵基因,初步揭示了柯氏潛铠蝦適應不同深海化能生態環境的分子基礎。 

  研究結果揭示,柯氏潛铠蝦在適應熱液、冷泉環境時不僅産生了基因表達上的差異,而且大量關鍵環境適應性相關基因受到了選擇作用,主要表現在免疫應答、抗氧化與解毒等方面,推測柯氏潛铠蝦可能是通過環境適應性相關關鍵基因的適應性進化及調節關鍵基因的表達模式來適應不同深海化能生態環境。此外,研究結果提示對于冷泉環境而言,柯氏潛铠蝦在熱液環境中受到的環境壓力更大,這也與熱液較冷泉環境更極端相一致。 

  深海化能生態系統是研究生命起源及適應性進化的重要場所。研究團隊圍繞深海大型生物如何適應化能生態系統這一科學問題,開展了大型甲殼動物優勢種柯氏潛铠蝦、阿爾文蝦的簡化基因組、比較轉錄組、蛋白修飾組和線粒體基因組分析,獲得的一系列結果爲深入研究深海化能生態系統大型甲殼動物的進化、適應機制及新基因資源的開發提供了基礎。 

  本研究得到了國家重點研發計劃、“科學”號高端用戶項目和國家自然科學基金等項目資助。 

柯氏潛铠蝦在熱液環境中表達上調基因(A)和在冷泉環境中表達上調基因(BGO富集結果;(C)爲在熱液環境中表達上調基因的KEGG富集結果

 

柯氏潛铠蝦GST類型及序列結構(標注受選擇位點)

  論文引用: 

  Jiao Cheng, Min Hui, Zhong-li Sha*. Transcriptomic analysis reveals insights into deep-sea adaptations of the dominant species, Shinkaia crosnieri (Crustacea: Decapoda: Anomura), inhabiting both hydrothermal vents and cold seeps. BMC Genomics, 2019; 20: 388. 

  論文连接: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-019-5753-7 

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