包振民团队在动物血红性状起源演化解析方面取得重要进展

期次:第2122期       查看:123


本报讯 日前,中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室包振民院士团队与浙江万里学院林志华研究员团队合作,在国际进化生物学领域权威期刊 Molecular Biology and Evolution 上发表了最新研究成果“Genomic insights into the origin and evolution of molluscan red-bloodedness in the blood clam Tegillarca granosa”(血蚶基因组揭示软体动物血红性状的起源和演化)。

蚶科贝类是为数不多具有红色血液的软体动物类群,是研究无脊椎动物血红性状起源和演化的良好动物模型。研究团队完成了首个染色体级别的泥蚶全基因组精细图谱,并围绕蚶类血红蛋白的起源和演化展开了系统深入的基因学分析。研究发现,与非红血软体动物类群相比,蚶科贝类基因组具有独特的六个 Hb 家族成员,其中 HbI、HbIIA、HbIIB,和 HbIII 基因在血淋巴中的表达量显著升高,为血红表型的潜在主效决定基因。蚶类独有的 Hb 与软体动物共有的肌红蛋白(Mb)的系统发生关系最近,深入分析发现,蚶类 HbIII_Like 与 Mb2 在氨基酸序列和表达模式上最相似,揭示了由 Mb 演化为 Hb 的祖先过渡基因状态。

研究意外发现,蚶类基因组中 Hb 基因主要以基因簇的方式聚集分布,与脊椎动物 Hb基因簇的演化具有高度趋同性。研究还发现,泥蚶具有全套的血红素合成酶编码基因,这些基因的表达模式与脊椎动物相似,在血淋巴中特异性上调,表明了蚶类和脊椎动物血红素合成调控机制的趋同演化现象。研究团队通过RNA 干扰实验证实了 Hb 和血红素合成关键酶在维持泥蚶血红表型中的重要作用。

本研究创新发现蚶科贝类 Hb 和脊椎动物 Hb 共同起源于单一祖先基因,突破了国际学界关于无脊椎动物血红性状为“独立起源演化”的传统认知。研究结果不仅揭示了软体动物 Hb 基因簇的起源演化历程,也为理解动物血红性状的宏观起源演化提供了新认知。

中国海洋大学王师教授和浙江万里学院林志华研究员为本文的共同通讯作者。

(王志刚)