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10月13日，中國科學(xué)院海洋研究所楊紅生課題組、相建海課題組、李富花課題組主導(dǎo)，天津生物芯片技術(shù)公司、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)等單位合作，完成的研究論文The sea cucumber genome provides insights into morphological evolution and visceral regeneration，在線發(fā)表在PLoS Biology上。研究完成了仿刺參Apostichopus japonicus（俗稱海參）的全基因組精細(xì)參考圖譜的繪制，揭示了海參的特殊形態(tài)進(jìn)化與再生潛能的分子基礎(chǔ)。
海參屬于棘皮動(dòng)物，體型與形態(tài)zui為特殊的種類，且處于從無脊椎向脊椎動(dòng)物分化的*進(jìn)化地位，是國內(nèi)外重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)物種之一，具有營養(yǎng)與醫(yī)用價(jià)值。研究中，研究人員利用Illumina和Pacbio測序平臺(tái)和優(yōu)化的組裝策略，構(gòu)建了海參全基因組的精細(xì)圖譜，Contig N50 達(dá)到190 KB， Scaffold N50 達(dá)到486 KB，編碼30350個(gè)基因。研究分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)控動(dòng)物關(guān)鍵進(jìn)化過程中脊索形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Brachyury基因的FGF基因在棘皮動(dòng)物中顯著收縮為1個(gè)，提示了棘皮動(dòng)物在長期的進(jìn)化過程中脊索、咽鰓裂消失的潛在原因。海參的近親——海膽具有顯著、發(fā)達(dá)的外骨骼，而海參外觀柔軟，骨骼退化為細(xì)小的桌形體，基因組解析發(fā)現(xiàn)它們都具有相對(duì)完整的骨骼發(fā)育通路，不同之處在于海膽的礦化基因?yàn)?1個(gè)，海參縮減為7個(gè)，且海參礦化基因在發(fā)育過程中低表達(dá)，是其骨骼顯著退化的根本原因。
強(qiáng)大的再生潛能是棘皮動(dòng)物zui顯著的特征之一，研究利用多組學(xué)方法揭示了海參*再生能力的分子機(jī)制。該種海參在強(qiáng)烈環(huán)境脅迫下可將體內(nèi)內(nèi)臟幾乎全部排出體外，當(dāng)環(huán)境適宜后，可在2至3周重新長出功能完善的內(nèi)臟器官。研究揭示了海參再生*的由11個(gè)基因串聯(lián)重復(fù)組成的PSP94-like基因簇和顯著擴(kuò)張成簇的fibrinogen-related protein (FREP)基因是海參具有*再生能力的根本原因之一。
該研究為組織器官再生機(jī)制與再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用、棘皮動(dòng)物進(jìn)化等研究提供了范式，也為海參遺傳選育提供了完整、重要的理論基礎(chǔ)。研究工作得到國家863計(jì)劃、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、鰲山科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的資助。(生物谷Bioon.com）侵刪
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