近日，由中科院海洋所楊紅生課題組主導(dǎo)，北京諾禾致源科技股份有限公司、美國羅格斯大學(xué)、杜克大學(xué)等單位合作共同完成的研究論文“The hard clam genome reveals massive expansion and diversification of inhibitors of apoptosis in Bivalvia”在生物學(xué)權(quán)威期刊《BMC Biology》在線發(fā)表。該研究在國際上首次完成了硬殼蛤Mercenaria mercenaria全基因組精細(xì)參考圖譜的繪制，揭示了雙殼綱貝類凋亡抑制因子IAP基因大規(guī)模擴(kuò)張與分化現(xiàn)象。
硬殼蛤，又稱美洲簾蛤，自然棲息地位于北美大西洋沿岸，具有肉質(zhì)鮮美、生長快、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)。中科院海洋所張福綏院士等人于1997年首次將硬殼蛤從美國引入我國，率先系統(tǒng)研究了硬殼蛤基礎(chǔ)生物學(xué)和生理生態(tài)學(xué)特征，建立了一套以“基礎(chǔ)研究-高效育苗-池塘養(yǎng)殖”為主線的適合我國國情的硬殼蛤規(guī)?；绶N繁育和池塘養(yǎng)殖技術(shù)工藝，形成了較完善的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過20余年的研究和推廣，硬殼蛤已成為福建、江蘇、山東、河北和遼寧等沿海池塘生態(tài)混養(yǎng)的重要經(jīng)濟(jì)貝類，養(yǎng)殖面積近百萬畝，年產(chǎn)值數(shù)十億元，已出口韓國和臺(tái)灣等國家和地區(qū)，形成了我國新的貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。該研究利用Pacbio測序技術(shù)結(jié)合Hi-C技術(shù)成功繪制了首個(gè)硬殼蛤染色體水平的基因組精細(xì)圖譜，基因組大小為1.79 Gb，contig N50達(dá)到1.77 Mb，scaffold N50達(dá)到91.38 M，共編碼34,283個(gè)基因。
比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，硬殼蛤基因組擁有極為顯著的IAP基因家族大規(guī)模擴(kuò)張現(xiàn)象，擁有159個(gè)拷貝，遠(yuǎn)超人類、模式動(dòng)物的拷貝數(shù)（< 10 拷貝）。硬殼蛤IAP通過譜系特異性的串聯(lián)重復(fù)和逆轉(zhuǎn)錄的方式發(fā)生擴(kuò)張，并利用結(jié)構(gòu)域的改組迅速發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能分化。通過重建IAP的進(jìn)化歷程，本研究發(fā)現(xiàn)IAP擴(kuò)張是雙殼綱貝類的一種共有現(xiàn)象，是雙殼綱貝類獨(dú)特的一種進(jìn)化策略，其通過IAP擴(kuò)張和分化實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞凋亡更精密的調(diào)控，進(jìn)而調(diào)節(jié)貝類的免疫和應(yīng)激反應(yīng)。
硬殼蛤基因組組裝結(jié)果
IAP基因家族的起源（A）、擴(kuò)張（B）和結(jié)構(gòu)分化（C）
該研究成果為理解硬殼蛤的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制和適應(yīng)性進(jìn)化過程提供了新見解，為硬殼蛤遺傳育種提供了重要科學(xué)參考。
中科院海洋所宋浩助理研究員、美國羅格斯大學(xué)郭希明教授、中科院海洋所孫麗娜副研究員和北京諾禾致源公司王強(qiáng)輝技術(shù)員為文章共同第一作者，中科院海洋所張濤研究員為文章通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院STS等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
文章鏈接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-020-00943-9
Hao Song(#), Ximing Guo(#), Lina Sun(#), Qianghui Wang(#), Fengming Han, Haiyan Wang, Gregory A Wray, Phillip Davidson, Qing Wang, Zhi Hu, Cong Zhou, Zhenglin Yu, Meijie Yang, Jie Feng, Pu Shi, Yi Zhou, Libin Zhang and Tao Zhang*, 2021. The hard clam genome reveals massive expansion and diversification of inhibitors of apoptosis in Bivalvia. BMC Biology, 19:15. https://doi.org/10.1186/s12915-020-00943-9.
