Science Advances：海龙科鱼类顺应与退化研讨取得停顿

起源：南海陆地所 2021-08-20 12:25

近日，由中国迷信院南海陆地研讨所寒带陆地生物质源与生态重点试验室（LMB）研讨员林强团队主导，结合新加坡国度科技局、德国康斯坦茨年夜学等实现的研讨结果，以封面Article论文的模式，颁发在Science Advances上。该研讨提醒了草海龙附叶等性状退化的基因调控特征，证明了scpp5的假基因化是海龙科鱼类牙齿丧失的症结

近日，由中国迷信院南海陆地研讨所寒带陆地生物质源与生态重点试验室（LMB）研讨员林强团队主导，结合新加坡国度科技局、德国康斯坦茨年夜学等实现的研讨结果，以封面Article论文的模式，颁发在Science Advances上。该研讨提醒了草海龙附叶等性状退化的基因调控特征，证明了scpp5的假基因化是海龙科鱼类牙齿丧失的症结因素，初次立异性报道了海龙科物种性别决议基因（amhr2y）及其演变机制，为摸索陆地植物的顺应性退化机制开拓了新视角。

海龙科鱼类因“雄性育儿”繁衍战略及其特异体型，被视为陆地生物退化和物种维护研讨的旗舰类群。该类群中，草海龙是体型最共同的物种之一，体表成长有许多叶状从属物（又称“附叶”），可似海草般随水流摇荡，使草海龙以完满拟态隐匿于海草床中（图2）；与其他海龙科物种一样，草海龙没有牙齿（咽齿）。海龙科物种雄性受孕“繁衍逆反行动”是学界之谜，此中，诸多物种具备“性脚色逆转”特征；然而，今朝尚未无关于海龙科鱼类性别决议机制研讨的报道。对于海龙科鱼类性别决议研讨，可为进一步摸索鱼类性染色体退化和性别决议基因更替提供紧张的实际根底。

物种特同性状的产生，是对生活情况顺应性退化的紧张相应。近日，研讨团队在环球海马多样性造成机理研讨的进程中，说明了海马“刺状”特征是对珊瑚礁顺应退化的紧张形式（Nature Communications，2021）。在此根底上，团队环抱草海龙附叶这一性状，比拟基因组和转录组学阐发发现，其表白基因次要从皮肤和鳍等器官召募而来，暗示了相关基因对新器官发生和维持的紧张作用。而与鳍相比，附叶缺乏“肢”发育症结Hox等基因，而较多参加免疫反馈和组织修复的基因表白增高，同时草海龙特同性扩张的MHC I基因也在附叶中显着高表白，标明附叶具备紧张的免疫和再生作用，对草海龙顺应海草床生态体系有紧张的退化意义（图3）。

草海龙与其他海龙科物种一样，具备缺乏牙齿的管状吻。科研团队此前的研讨标明，海龙科物种中参加骨骼、牙釉质和牙实质等的造成的排泄型钙联合磷卵白（SCPP）家族丧失年夜量基因（Nature，2016）。此中，scpp5在丽鱼中被报道在咽喉齿中表白，但在海龙科中则因假基因化丢失功效。本研讨中，基于CRISPR/Cas9对斑马鱼进行基因编纂验证，发现scpp5-/-渐变体咽喉齿数目显着削减且产生重大畸形，标明海龙科scpp5的假基因化能够是形成其牙齿丧失的症结因素（图4）。

环抱海龙科鱼类性别决议特征，该研讨对雌、雄草海龙及其近缘种绿海龙展开了全基因组比拟阐发，立异性发现草海龙和绿海龙的性别决议基因均为amhr2的雄性特同性拷贝amhr2y，但两者的基因座却不雷同；进一步研讨标明，草海龙和绿海龙的amhr2y在两者的独特祖先就已发生，但在绿海龙中与B-cadherin-like产生过基因交融变乱（图5）。同时，与amhr2相比，amhr2y遭到更强烈的选择压力，且与黄金鲈的性别决议基因在退化历程、基因构造及特异位点均展示出趋同退化特征。

综上，研讨对草海龙和绿海龙全基因组展开测序和阐发，提醒了对于草海龙简单性状发生和丧失的演变机制，报道了海龙科物种性别决议基因的发生和演变历程，相关结果为陆地鱼类的情况顺应性退化研讨提供了新视角。(100yiyao.com）

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