2019年5月11日,青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称“海洋试点国家实验室”)海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室张全启教授团队在生物进化领域权威期刊《分子生态资源》(Molecular Ecology Resources)上在线发表了题为“许氏平鲉染色体水平的基因组分析揭示了鱼类卵胎生的进化特征(A chromosome-level genome of black rockfish, Sebastes schlegelii, provides insights into the evolution of live birth)”的研究论文,该研究在国内首次解析了鱼类卵胎生的进化特征。
鱼类的繁殖方式有卵生、卵胎生和胎生,许氏平鲉是卵胎生繁殖还是胎生繁殖一直没有定论。该物种雌雄鱼11-12月交尾后,精子进入雌性的卵巢腔中,等待至次年的3-4月卵子成熟后才进行受精,胚胎在雌性卵巢内经过1个月左右的孕育孵化后,母体直接生产仔鱼。这种特殊的生殖特性为研究鱼类卵胎生的进化提供了宝贵的材料。张全启教授团队以此为出发点,利用全基因组序列和转录组分析,解析了其基因组特征和不同发育时期卵巢表达谱,利用免疫荧光杂交等技术对卵巢中的精子进行定位。研究发现,许氏平鲉交尾后的精子被固定在卵子膜表面的透明带蛋白(ZP)层中,其基因组中孵化酶家族基因成员(HCE1-like)发生了扩张,这为消化透明带蛋白释放出精子做了充足的准备;许氏平鲉卵巢膜中“妊娠”相关信号通路的基因以及与胚胎植入相关的基因(如胎盘形成、血管形成、氧气运输等)显著富集或者特异性高表达,且卵巢中有丰富的血管系统,这暗示着许氏平鲉卵巢有类似于胎生动物的子宫及胎盘的功能,可为胚胎提供营养和氧气。
本研究从细胞和分子水平上证实,许氏平鲉仔鱼孵化前的胚胎发育过程中,不仅有卵黄提供的营养,而且还有来自卵巢的营养供应,其繁殖方式是从卵胎生向真正的胎生进化过程中的一种过渡类型。该结果为理解动物卵胎生和胎生生殖模式的进化提供了重要参考。
该项成果由海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室张全启教授团队联合青岛华大基因研究院共同完成。张全启教授团队的贺艳副教授为本文第一作者,张全启教授、青岛华大基因的刘心教授、中国海洋大学的齐洁教授为论文的通讯作者。张全启教授团队长期致力于海洋生物基因组学、遗传学及优良品种培育研究工作,近年来在《分子生态资源》(Molecular Ecology Resources)、《科学公共图书馆-遗传学》(PLoS Genetics)、《BMC—基因组学》(BMC Genomics)等国际海洋生物遗传学和基因组学领域的主流杂志上发表了一系列研究论文,产生了较大的国际、国内影响。
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.13034