中國(guó)科學(xué)報(bào)訊（記者廖洋）近日，中科院海洋研究所研究員李富花、相建海和南開(kāi)大學(xué)教授馮露等，針對(duì)簡(jiǎn)單重復(fù)序列（SSR）在對(duì)蝦基因組內(nèi)呈爆發(fā)式擴(kuò)張的現(xiàn)象，首次提出SSR在基因組內(nèi)急速擴(kuò)張新機(jī)制，揭示了SSR在對(duì)蝦基因組的可塑性和適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中的關(guān)鍵作用。相關(guān)研究在線發(fā)表于《通訊—生物學(xué)》。
SSR通常被認(rèn)為是沒(méi)有功能的，屬于基因組上的“垃圾DNA”。然而，該課題組前期研究發(fā)現(xiàn)凡納濱對(duì)蝦基因組SSR含量竟高達(dá)23.93%。為了探究SSR的分布特征和功能，研究人員構(gòu)建了凡納濱對(duì)蝦和中國(guó)明對(duì)蝦染色體水平的基因組圖譜。通過(guò)比較基因組學(xué)分析，研究人員推斷SSR的爆發(fā)式擴(kuò)張發(fā)生在對(duì)蝦的祖先基因組上，SSR的特異性擴(kuò)張出現(xiàn)在不同對(duì)蝦分化之后。SSR的擴(kuò)張事件也與生物大滅絕事件后對(duì)蝦的快速進(jìn)化時(shí)間一致，提示了SSR在對(duì)蝦適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中的關(guān)鍵作用。
該研究首次發(fā)現(xiàn)SSR爆發(fā)式擴(kuò)張新機(jī)制。與傳統(tǒng)認(rèn)為的復(fù)制滑動(dòng)突變模型不同，研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)蝦SSR的爆發(fā)式擴(kuò)張主要與轉(zhuǎn)座元件的攜帶有關(guān)，并進(jìn)一步鑒定出近期活躍的轉(zhuǎn)座元件，推斷其仍具有攜帶SSR擴(kuò)張的潛能。此外，該研究發(fā)現(xiàn)SSR在對(duì)蝦基因組可塑性和環(huán)境適應(yīng)中具有重要作用，高密度的SSR分布引起對(duì)蝦染色體內(nèi)大規(guī)?；蚪M重排。
研究人員首次發(fā)現(xiàn)對(duì)蝦主要通過(guò)調(diào)控體內(nèi)自由氨基酸含量來(lái)調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透壓，而SSR能富集于基因調(diào)控區(qū)，參與滲透壓調(diào)節(jié)關(guān)鍵通路的基因表達(dá)調(diào)控。這些基因表達(dá)模式的差異可能是引起兩種對(duì)蝦滲透壓調(diào)控能力差異的重要原因。
該成果為闡明生物體內(nèi)SSR的功能和甲殼動(dòng)物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)進(jìn)化研究提供了新線索，也為對(duì)蝦基因組育種和分子改良提供了重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s42003-021-01716-y
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2021年3月12日 2版
