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科技進(jìn)展
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  近日,海洋所沙忠利研究團(tuán)隊在深海化能生態(tài)系統(tǒng)大型甲殼動物適應(yīng)性研究方面取得新進(jìn)展,基于“科學(xué)”號在沖繩熱液和南海冷泉采集的柯氏潛鎧蝦Shinkaia crosnieri Baba and Williams, 1998為材料,揭示了大型甲殼動物適應(yīng)不同深?;苌鷳B(tài)微環(huán)境的分子基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于BMC GenomicsJCR 1區(qū)),程嬌博士為論文第一作者。  

  地球上絕大部分生態(tài)系統(tǒng)是利用光合作用來維持生命循環(huán),但深海中存在著以化能合成為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)。熱液和冷泉為典型的深?;芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng),但二者成因和分布不同,環(huán)境特征也有較大差別??率蠞撴z蝦是少數(shù)在熱液、冷泉區(qū)域均有分布的大型生物優(yōu)勢種,為研究深?;苌鷳B(tài)系統(tǒng)中大型甲殼動物的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制提供了理想材料。聚焦深海熱液與冷泉生物群落對環(huán)境適應(yīng)機(jī)制是否存在異同這一科學(xué)問題,科研人員以深海甲殼動物優(yōu)勢種柯氏潛鎧蝦為研究對象,比較其在熱液和冷泉不同深?;芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)錄組差異,分析熱液與冷泉個體編碼基因序列,篩選了適應(yīng)性相關(guān)的關(guān)鍵基因,初步揭示了柯氏潛鎧蝦適應(yīng)不同深?;苌鷳B(tài)環(huán)境的分子基礎(chǔ)。  

   研究結(jié)果揭示,柯氏潛鎧蝦在適應(yīng)熱液、冷泉環(huán)境時不僅產(chǎn)生了基因表達(dá)上的差異,而且大量關(guān)鍵環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)基因受到了選擇作用,主要表現(xiàn)在免疫應(yīng)答、抗氧化與解毒等方面,推測柯氏潛鎧蝦可能是通過環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)關(guān)鍵基因的適應(yīng)性進(jìn)化及調(diào)節(jié)關(guān)鍵基因的表達(dá)模式來適應(yīng)不同深?;苌鷳B(tài)環(huán)境。此外,研究結(jié)果提示對于冷泉環(huán)境而言,柯氏潛鎧蝦在熱液環(huán)境中受到的環(huán)境壓力更大,這也與熱液較冷泉環(huán)境更極端相一致。  

  深海化能生態(tài)系統(tǒng)是研究生命起源及適應(yīng)性進(jìn)化的重要場所。研究團(tuán)隊圍繞深海大型生物如何適應(yīng)化能生態(tài)系統(tǒng)這一科學(xué)問題,開展了大型甲殼動物優(yōu)勢種柯氏潛鎧蝦、阿爾文蝦的簡化基因組、比較轉(zhuǎn)錄組、蛋白修飾組和線粒體基因組分析,獲得的一系列結(jié)果為深入研究深?;苌鷳B(tài)系統(tǒng)大型甲殼動物的進(jìn)化、適應(yīng)機(jī)制及新基因資源的開發(fā)提供了基礎(chǔ)。  

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

柯氏潛鎧蝦在熱液環(huán)境中表達(dá)上調(diào)基因(A)和在冷泉環(huán)境中表達(dá)上調(diào)基因(BGO富集結(jié)果;(C)為在熱液環(huán)境中表達(dá)上調(diào)基因的KEGG富集結(jié)果

 

柯氏潛鎧蝦GST類型及序列結(jié)構(gòu)(  標(biāo)注受選擇位點(diǎn))

  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.  

  論文連接:  https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-019-5753-7  

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