原標題：最大動物基因組圖譜——南極磷蝦基因組圖譜破譯

來源：人民網－山東頻道

原標題：最大動物基因組圖譜——南極磷蝦基因組圖譜破譯

來源：人民網－山東頻道

　　人民網青島3月3日電 （劉穎婕）被稱為“海上金礦”的南極磷蝦是南極洲生態系統里的關鍵物種，是鯨魚、海豹、海狗、企鵝等動物的主要食物來源。它體長3-5厘米，體重一般不超過2克，卻是地球上生物量最大的動物。

　　被稱為“海上金礦”的南極磷蝦。中國水產科學研究院黃海水產研究所供圖

　　日前，由中國水產科學研究院黃海水產研究所聯合青島華大基因研究院、德國阿爾弗雷德?魏格納研究所、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織等機構組建的國際研究團隊，完成了迄今為止最大動物基因組參考序列——南極磷蝦基因組組裝，并揭示了南極磷蝦適應極端環境和群體歷史演化的分子基礎。北京時間3月3日，相關研究成果于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）在線發表。

　　cell官網截圖。中國水產科學研究院黃海水產研究所供圖

　　構建迄今為止最大動物基因組

　　據介紹，南極磷蝦的基因組約為人類基因組的16倍，且具有高重復的特征，因此，基因組組裝是阻礙該物種組學研究突破的最大挑戰。

　　研究團隊利用新一代測序技術對南極磷蝦開展了高深度的基因組測序、組裝和分析，構建了迄今為止地球上最大的動物基因組參考序列，其大小為48Gb，約為人類基因組的16倍，研究發現，在南極磷蝦進化歷史上經歷了2次基因組的爆發式擴張。此外，相較其他甲殼類生物，南極磷蝦基因組中重復序列含量高達92.45%，其串聯重復長重復單元比例顯著高于其他物種，這也是已報道的重復序列含量最高的物種。

　　解密南極磷蝦極端環境適應性

　　南極磷蝦的生命力很頑強，不僅能適應南極惡劣的極晝極夜環境，還極其抗餓，能在度過南極嚴苛且漫長的冬天時，利用脫殼生長的方式，進行負生長。在本研究中，研究人員對其抗餓和對極晝極夜環境的適應性進行了研究。

　　結果發現，在磷蝦基因組里鑒定得到的25個顯著擴張的基因家族中，分別有6個基因家族與磷蝦蛻殼及能量代謝相關。其中，具有代表性的蛻殼和能量代謝相關基因在冬、夏季顯著差異的表達水平，與之前有關南極磷蝦越冬策略和相關生理變化的研究結果一致。這表明，蛻殼和能量代謝相關基因的改變是南極磷蝦對南大洋不穩定食物供應的適應。

　　另外，研究人員還對其節律相關基因進行了比較分析，發現南極磷蝦生物鐘的2個主要回路沒有發生基因丟失，但反饋通路中的部分基因顯示出了隨時間變化的表達水平。這表明，南極磷蝦可能已經進化出由晝夜節律系統控制的身體適應和行為模式，有助于它們在低溫和劇烈變化的光照條件下保存能量并生存。

　　探究地域差異、氣候變化等對南極磷蝦群體的影響

　　南極磷蝦分布廣泛，覆蓋整個南冰洋，但又非常喜歡群居。為了探究南極磷蝦的群體特征，研究團隊在南冰洋的4個南極磷蝦生物量較高的區域采集了75只，進行了群體遺傳學研究。結果發現，雖然分布在不同的區域，但南極磷蝦的遺傳序列組成沒有明顯區別，這就意味著不同地域群體之間沒有實質性差異。但是，南極磷蝦的遺傳分化仍會受其所在環境的影響。

　　南極磷蝦適應南極海洋環境的基因組變化。中國水產科學研究院黃海水產研究所供圖

　　另外，研究人員還發現，氣候變化影響著南極磷蝦種群的規模。從約一千萬年前開始，在更新世期間，冰期-間冰期氣候劇烈波動、南大洋溫度整體下降，南極磷蝦的種群數量也急劇減少；而在約十萬年前，南極磷蝦群體規模出現反彈，開始擴張，其原因可能為晚更新世期間，較冷的溫度導致的海冰棲息地擴張，擴大了磷蝦的棲息地。不過，研究團隊也提到，雖然在大尺度上，基于基因組數據的推論與歷史氣候變化相對應，但是溫度對南極磷蝦的影響是復雜的，仍很難預測快速的氣候變化對南極磷蝦的影響。

　　相關研究成果于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）在線發表，圖為論文的主要內容和結論。中國水產科學研究院黃海水產研究所供圖

　　據介紹，本研究發現不僅破譯了南極磷蝦的基因組序列，還分析了其重要性狀的分子機制，包括生長、繁殖、能量代謝以及極端環境適應性等，為海洋生物極端環境適應機制及其群體演化的深入解析提供了新的理論參考，也為南極磷蝦漁業資源的管理提供了理論依據，對于培育我國南極磷蝦這一海洋生物資源開發利用新興戰略產業、深度參與極地漁業國際治理具有重大意義。

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