Nat. Commun. 揭示海洋動(dòng)物運動(dòng)模式演化與器官形成的遺傳調控機制
中國科學(xué)院南海海洋研究所林強團隊與煙臺海岸帶研究所董志軍團隊等聯(lián)合，在海洋動(dòng)物運動(dòng)模式、器官形成與生存策略研究獲得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果“Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish”于7月15日在線(xiàn)發(fā)表于Nature Communications。
海洋生命的起源與演化問(wèn)題是當今海洋基礎科學(xué)研究領(lǐng)域的重要命題。海洋生物復雜性狀形成過(guò)程是物種多樣性形成的基礎，其演化過(guò)程與機制一直是學(xué)術(shù)界探究的熱點(diǎn)之一。本研究聚焦海洋動(dòng)物中維持運動(dòng)平衡感知的器官多樣性演化開(kāi)展研究，揭示了海洋動(dòng)物在長(cháng)期進(jìn)化過(guò)程中的運動(dòng)模式與器官形成的演化與調控特征（圖1）。
圖1 動(dòng)物界平衡感知器官的多樣性演化
研究團隊將水母與硬骨魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)動(dòng)物比較，發(fā)現CHSY1、USH2A、KIAA2026等基因受到明顯正選擇，而這些基因都參與了動(dòng)物的運動(dòng)功能；同時(shí)，基于水母與其它近緣物種全基因組結構特征的系統比較，創(chuàng )新性發(fā)現“耳石形態(tài)發(fā)生”（OMs）的基因家族在燈塔水母中發(fā)生特異性丟失，據此，在海月水母中對該基因進(jìn)行原位雜交和RNA干擾實(shí)驗，發(fā)現該基因主要在海月水母平衡囊組織區域表達，而敲降該基因則會(huì )導致海月水母碟狀體無(wú)法正常發(fā)育出平衡囊，證明該基因在水母平衡囊形成中發(fā)揮了重要功能（圖2）。
圖2 燈塔水母中的丟失基因及受選擇基因特征
本研究基于單細胞轉錄組分析，同步解析了水母逆向發(fā)育過(guò)程中的滯育特征及相關(guān)分子調控機制，提出了逆向發(fā)育和持續休眠狀態(tài)可能是燈塔水母應對不利海洋環(huán)境的適應策略。
研究員董志軍、博士生王方晗、副研究員劉雅莉和博士生李勇學(xué)為本文共同第一作者，南海海洋所研究員林強和煙臺海岸帶所研究員董志軍、研究員趙建民為本文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家科技基礎資源調查計劃項目等聯(lián)合資助。
論文信息：Zhijun Dong#*, Fanghan Wang#, Yali Liu#, Yongxue Li#, Haiyan Yu, Saijun Peng, Tingting Sun, Meng Qu, Ke Sun, Lei Wang, Yuanqing Ma, Kai Chen, Jianmin Zhao* & Qiang Lin*. Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish. 2024 (15): 5936. DOI: 10.1038/s41467-024-49848-z.
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