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《中国科学院水生所等在鱼类性别差异表达基因进化动态研究中取得进展》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： dingqian
  • 发布时间：2016-10-27

  • 在地球上的许多物种中，雌性个体与雄性个体之间通常在行为、生理以及外部形态方面均呈现出显著的差异。而这种雌雄个体之间的差异主要是由于基因在雌雄个体间表达水平上的差异所导致的。因此，对雌雄性别差异表达基因的研究对于深入理解雌雄个体之间的差异具有重要的意义。

    中国科学院水生生物研究所何舜平研究组和多伦多大学教授张兆雷合作，通过深入分析斑马鱼雌雄个体之间不同组织的转录组数据，对斑马鱼中雌雄性别差异表达基因进行了鉴定及进化动态分析。分析结果如下：（1）斑马鱼雌雄之间存在大量的性别差异表达基因，且主要来源于性腺；（2）斑马鱼性别差异表达基因多数是在组织中特异表达的；（3）鱼类中雄性高表达基因与雌性高表达基因均发生了加速进化；（4）鱼类中雄性高表达基因与雌性高表达基因均具有减少的最优密码子使用频率；（5）适应性进化参与了斑马鱼性别差异表达基因的进化。

  • 原文来源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27742722?dopt=Abstract
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  • 《中国科学院深海科学与工程研究所研究团队深渊狮子鱼研究取得更新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2024-01-07
    • 中国科学院深海科学与工程研究所何舜平团队2019年在英国著名自然杂志子刊Nature Ecology & Evolution（自然-生态与进化）上，发表研究论文首次揭示了超深渊狮子鱼适应极端环境的遗传基础，该文章一经发表引发广泛的报道和讨论。随着研究的深入，近日，该团队联合西北工业大学王堃教授团队又在著名刊物eLife（一区  TOP) 杂志上再发表一篇题为Chromosome-level genome assembly of hadal snailfish reveals mechanisms of deep-sea adaptation in vertebrates的研究论文，报道了深渊狮子鱼（Pseudoliparis swirei）进一步研究的新发现，深入地探讨了这一深渊类群的独特的适应机制。深渊狮子鱼是目前已知在海洋中生存深度最大的脊椎动物，生活在6000至8000米的深渊环境中。该研究对深渊狮子鱼群体基因组进行了深入分析，通过比较基因组学和转录组学方法，揭示了这一物种对极端环境的独特适应机制。 该研究对马里亚纳海沟深渊狮子鱼的基因组组装进行了优化，通过采用ONT长读取、BGI短读取和Hi-C测序技术，获得了染色体水平的高质量基因组组装，基因组大小为626.44 Mb，具有24条染色体。新的基因组组装填补了先前组装版本中1.26 Mb的缺失，提高了基因组的连续性和完整性。该研究利用不同海沟深渊狮子鱼基因组和线粒体基因数据对其演化历史进行了分析。研究表明，深渊狮子鱼与其近缘浅海种细纹狮子鱼（Tanaka's snailfish）约在1800万年前发生分化，而与其他生活在约1000米左右深度的深海近缘狮子鱼的分化时间约为990万年前，接近马里亚纳海沟形成的时间。该研究推测，深渊狮子鱼的祖先可能首先适应了大约990万年前形成的1000米左右的深海环境，随后逐渐适应了更深的环境。同时，系统发育分析表明它们在百万年内分散到太平洋的不同海沟。 该研究还关注了深渊狮子鱼在进化过程中对黑暗的适应。相较与细纹狮子鱼，深渊狮子鱼视觉系统中多个感光相关基因发生丢失，此外，感光元件的表达水平在不同深度上也发生了显著变化，这表明其在深海环境中对视觉的需求相对较低。进一步研究发现，与节律相关的基因也发生丢失或假基因化，表明深渊狮子鱼的生物钟可能仍然存在，但不再基于光的调控。 由于缺乏光线，听觉似乎对深渊狮子鱼的生存至关重要。研究发现，听觉相关基因cldnj在深渊狮子鱼基因组中拷贝数增加，该基因是耳石形成所必需的基因。转录组数据也表明深渊狮子鱼听觉相关蛋白表达量显著增加。 值得注意的是，转铁蛋白编码基因fthl27在深渊狮子鱼基因组中发生串联重复(14个拷贝)，进一步的细胞实验证明，fthl27过表达细胞内ROS水平显著降低，并具有显著更高的细胞活力。这增加了深渊狮子鱼在高静水压力下对氧化应激的耐受力，可能是其适应高压环境的重要因素之一。 总的来说，这项研究为深海鱼类的进化和适应机制提供了深入的了解，这有助于我们更全面地理解深海生物是如何适应极端环境的，对于保护和管理深海生物资源具有一定的参考价值。 中国科学院深海所何舜平研究员和西北工业大学王堃教授为该论文共同通讯作者，中国科学院深海所徐涵博士为该论文共同第一作者。 论文连接：https://doi.org/10.7554/eLife.87198.3 江汉大学王莹副教授和中国科学院水生所杨连东青年研究员对该文章发表了题为Surviving under pressure：Genomic analysis has shed light on how hadal snailfish have adapted to living at depths of several thousand metres的评论，发表于eLife杂志上。 文章链接：https://doi.org/10.7554/eLife.90216
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  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在贝类寿命研究中取得进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-10-18
    • 抗衰老机制一直是生命科学前沿热点问题，这个问题在人类和陆生模式生物中已进行了较为深入广泛的研究，但是鲜有关于海洋无脊椎动物寿命决定机制的研究报道。紫扇贝和海湾扇贝同为Argopecten属扇贝，但在长期进化的过程中演化出截然不同的寿命。海湾扇贝的寿命一般不超过14个月，而紫扇贝的寿命可长达7-10年，海湾扇贝与紫扇贝的种间杂交一代寿命比海湾扇贝显著延长，且表现出极其显著的生长优势，因此紫扇贝和海湾扇贝是研究自然条件下海洋动物寿命决定机制的理想模型。中国科学院烟台海岸带研究所王春德研究团队利用生物信息学和分子生物学技术开展系统研究，首次揭示了IIS通路核心基因的遗传变异在两种扇贝寿命决定中的重要作用。相关研究成果分别发表于Aquaculture和Frontiers in Physiology。 胰岛素/IGF-1信号（IIS）通路是陆生模式生物调控其衰老和寿命的保守途径，其中FoxO和PTEN作为重要调节器在该通路中起着关键的调控作用。团队利用前期完成的紫扇贝和海湾扇贝的高质量基因组，通过生物信息学分析发现FoxO和PTEN在进化过程中受到了选择，PTEN的特征基序HCxxGxxR邻近位点和FoxO蛋白邻近AKT磷酸化位点的氨基酸发生了变异。此外，两种扇贝的FoxO在转录激活结构域附近发生了变异，可能会导致不同的FoxO转录活性。因此，推测这些关键位点的变异可能导致FoxO和PTEN活性的改变。在陆生模式生物中，营养限制可导致IIS通路活性被抑制，提高FoxO和PTEN的活性，从而延长寿命。团队发现，营养限制导致两种扇贝的FoxO和PTEN表达均显著上调，但海湾扇贝对营养限制响应速度更快、幅度更大。电离辐射刺激后，紫扇贝的死亡率显著低于海湾扇贝，表现出更强的抗损伤和修复能力。辐照后FoxO的表达量在紫扇贝闭壳肌中显著升高，而在海湾扇贝中显著降低；PTEN的表达量在紫扇贝闭壳肌中显著升高，而在海湾扇贝中则无显著变化。敲降FoxO和PTEN基因的表达后，抗氧化酶SOD和CAT基因的表达量显著降低，同时老化标志酶β-半乳糖苷酶活性显著升高。这些研究结果表明，IIS通路的核心基因FoxO和PTEN可通过营养感受、DNA损伤修复、抗氧化等作用实现代谢保护、基因组稳定性维持以及有害自由基消除，从而证明IIS通路关键基因的遗传变异在海湾扇贝和紫扇贝的寿命决定中发挥重要作用。研究结果将为动物寿命决定机制的研究提供新思路，提升对动物衰老和寿命决定机制理论的认知，同时可为培育长寿命杂交扇贝提供理论基础，具有较高的理论意义和应用价值。 该研究获得国家自然科学基金、山东省农业良种工程项目、山东省贝类产业技术体系和烟台市科技计划项目的支持。中国科学院烟台海岸带研究所王媛（博士研究生）和许瀚之分别为两篇论文的第一作者，卢霞副研究员为两篇论文的通讯作者。 论文信息：Yuan Wang, Xia Lu*, Chunde Wang, Junhao Ning, Min Chen, Ke Yuan, 2022. Potential roles of FoxO in promoting longevity in larger Argopecten scallops. Aquaculture, 561: 738690. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2022.738690. Hanzhi Xu, Xia Lu *, Chunde Wang, Junhao Ning, Min Chen, Yuan Wang, Ke Yuan, 2022. Potential roles of PTEN on longevity in two closely related Argopecten scallops with distinct lifespans. Frontiers in Physiology, 1386. DOI: 10.3389/fphys.2022.872562 论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848622008079 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2022.872562/full?utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter
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