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《鹿角杯形珊瑚孵幼型繁殖模式的遗传演化及其气候变化响应特征取得进展》

  • 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： 熊萍
  • 发布时间：2025-04-06

  • 中国科学院南海海洋研究所李洁研究员团队和林强研究员团队在珊瑚繁殖策略的遗传演化规律与气候变化影响下的分布动态研究取得进展。相关研究成果以“Genomic insights into the brooding reproduction and climate-driven dynamics of Pocillopora damicornis in the Anthropocene”为题，于2025年3月17日在线发表于国际权威学术期刊SCIENCE?CHINA Life Sciences。研究员李洁、副研究员刘雅莉和研究员张志新为共同第一作者，研究员李洁、院士张偲和研究员林强为共同通讯作者。

    全球气候变化影响下，造礁石珊瑚种群的恢复与维持是珊瑚礁可持续发展的核心问题，而珊瑚繁殖策略是种群恢复和长期存续的关键。据此，本研究聚焦了典型珊瑚物种繁殖模式及其对未来气候变化的适应性特征。研究团队率先对孵幼型鹿角杯形珊瑚基因组开展系统分析，并通过与其他八种石珊瑚的比较基因组解析，发现鹿角杯形珊瑚参与神经递质调节、内分泌和发育相关的基因存在显著扩张和快速进化现象，并受到强烈正选择信号，暗示这些基因可能在其孵幼型繁殖过程中发挥了关键作用。本研究通过开展了珊瑚的温度受控实验，基于转录组等分析发现高温胁迫可通过调控激素分泌和免疫反应，对鹿角杯形珊瑚的繁殖效能产生不利影响。

    此外，研究团队基于物种基因组PSMC分析，重构了分布在印-太海域的四种排卵型和两种孵幼型石珊瑚的有效种群历史演化规律；同时，利用物种分布模型（SDMs）分析，明确了六种排卵型和六种孵幼型石珊瑚在未来气候变化情景下的动态分布规律，其中，结果表明鹿角杯形珊瑚的分布范围将显著收缩。

    团队前期通过共生细菌分离培养、基因组和代谢物分析，证实鹿角杯形珊瑚宿主与共生细菌之间的营养互作（mSystems，2022）；并且，发现共生丙酸杆菌可减轻鹿角杯形珊瑚热白化（Environmental Microbiome，2023）。本研究通过学科交叉，为深度解析珊瑚繁殖策略演化模式与环境适应性提供了新的研究视角。

    该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助。

    论文信息：Jie Li#*,Yali Liu#,Zhixin Zhang#,Yu Chen,Jian Zhang,Haiyan Yu,Yingyi Zhang,Cong Liu,Zhuang Shao,David G. Bourne,Meng Qu,Si Zhang*,Qiang Lin*. Genomic insights into the brooding reproduction and climate-driven dynamics of Pocillopora damicornis in the Anthropocene. 2025

    文章链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-024-2821-0

  • 原文来源：https://scsio.cas.cn/news/kydt/202503/t20250327_7569502.html
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    • 中国科学院南海海洋研究所珊瑚生物学和珊瑚礁生态学学科组与香港中文大学Put Ang教授合作，在南海珊瑚有性繁殖模式研究领域取得新进展，研究成果分别以“Coral spawning patterns on the Luhuitou fringing reef in Hainan Island of the northern South China Sea”、“First record of coral split spawning in the genus Acropora at Luhuitou fringing reef,Sanya,China”为题，发表在Frontiers in Marine Science和Bulletin of Marine Science期刊。 珊瑚的繁殖方式主要分为有性繁殖和无性繁殖，其中，有性繁殖是通过雌雄配子的结合产生新生个体的方式，这种方式对维持珊瑚种群数量和基因多样性具有重要的意义。研究珊瑚有性繁殖规律对于了解珊瑚的种群变化和演替、恢复力、地理分布和进化、珊瑚礁自然恢复是不可或缺的，也可为珊瑚礁生态修复提供科学指导。 据团队前期研究结果显示，中国共有造礁石珊瑚2个类群16科77属445种，主要分布于南海。迄今为止，对南海造礁石珊瑚有性繁殖模式并未有系统的认识。团队成员对3科（鹿角珊瑚科、裸肋珊瑚科和真叶珊瑚科）5属（鹿角珊瑚属、蔷薇珊瑚属、扁脑珊瑚属、盘星珊瑚属和盔形珊瑚属）22种造礁石珊瑚繁殖模式进行了连续多年 (2009-2021) 原位跟踪监测，基于农历历法进行繁殖数据的分析和整合，发现珊瑚排放配子行为主要发生在农历二月至五月 (表1)；鹿角珊瑚为记录排卵最多的珊瑚，其繁殖行为主要发生在农历二月至四月，集中在农历三月。珊瑚有性繁殖时间吻合南海北部表层海水温度上升期。结合历史数据显示，珊瑚排卵同步性受到多种因素影响，比如温度。表层海水温度在珊瑚排卵前一个月出现明显过低现象，会导致珊瑚有性繁殖时间相应推迟一个月左右。值得注意的是，不同于其他海域珊瑚排卵的记录，三亚鹿回头海域的珊瑚排卵日分散于满月前，满月日、满月后，甚至发生于新月日，导致难以精准预测珊瑚繁殖日。 此外，研究揭示三亚鹿回头海域珊瑚有性繁殖存在分批现象 (split spawning)，即同种珊瑚能够在连续周/月内的多个夜晚排卵。这种现象揭示了一种新的珊瑚有性繁殖策略，即其能够调整有性繁殖时间以适应近岸珊瑚礁多变的环境，从而提高有性繁殖后代存活率。 此项连续研究工作填补了国内关于南海珊瑚繁殖模式研究的空白，明晰了南海造礁石珊瑚有性繁殖行为、时间（周期）以及影响因素，为促进珊瑚种群恢复提供了科学基础，更为基于珊瑚有性繁殖提供浮浪幼虫修复退化珊瑚礁生态系统提供了可能。 相关论文信息：Sun YF., Zhang YY., Jiang L., Yu XL., Huang LT., Yuan T., ... & Huang H. (2024). Coral spawning patterns on the Luhuitou fringing reef in Hainan Island of the northern South China Sea. Frontiers in Marine Science, 11, 1418942. 论文链接：https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1418942 论文第一作者为助理研究员孙有方、副研究员张浴阳，通讯作者为教授Put Ang、副研究员张浴阳和研究员黄晖。 Yu XL., Sun YF., Zhang YY., & Huang H. (2023). First record of coral split spawning in the genus Acropora at Luhuitou fringing reef, Sanya, China. Bulletin of Marine Science.99 (1):65-66. 论文链接：https://doi.org/10.5343/bms.2022.0039 论文第一作者为助理研究员俞晓磊，通讯作者为副研究员张浴阳和研究员黄晖。 以上研究获得国家重点研发项目、国家自然科学基金青年基金项目、广东省自然科学基金面上项目、广州市基础与应用基础研究专项基金等联合资助。
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  • 《Science | 濒危鹿角珊瑚抗病的基因组特征》
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    • 2023年9月28日，东北大学的研究人员在Science上发表题为Genomic signatures of disease resistance in endangered staghorn corals的文章。 通过传播实验、新组装的基因组和来自佛罗里达州和巴拿马的76种颈喙拟南蛙基因型的全基因组重测序，该研究确定了与疾病抗性相关的10个基因组区域和73个单核苷酸多态性，包括涉及珊瑚免疫和病原体检测的4个基因的功能性蛋白质编码变化。从10个基因组位点计算出的多基因得分表明，遗传筛选可以在整个加勒比地区检测到野生和苗圃群的抗疾病能力。 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。 原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/AvwJV4FamFRwxYp11f9suw
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