中國科學(xué)報訊（記者廖洋）近日，中科院海洋研究所研究員李富花、相建海和南開大學(xué)教授馮露等，針對簡單重復(fù)序列（SSR）在對蝦基因組內(nèi)呈爆發(fā)式擴張的現(xiàn)象，首次提出SSR在基因組內(nèi)急速擴張新機制，揭示了SSR在對蝦基因組的可塑性和適應(yīng)性進化過程中的關(guān)鍵作用。相關(guān)研究在線發(fā)表于《通訊—生物學(xué)》。
SSR通常被認為是沒有功能的，屬于基因組上的“垃圾DNA”。然而，該課題組前期研究發(fā)現(xiàn)凡納濱對蝦基因組SSR含量竟高達23.93%。為了探究SSR的分布特征和功能，研究人員構(gòu)建了凡納濱對蝦和中國明對蝦染色體水平的基因組圖譜。通過比較基因組學(xué)分析，研究人員推斷SSR的爆發(fā)式擴張發(fā)生在對蝦的祖先基因組上，SSR的特異性擴張出現(xiàn)在不同對蝦分化之后。SSR的擴張事件也與生物大滅絕事件后對蝦的快速進化時間一致，提示了SSR在對蝦適應(yīng)性進化過程中的關(guān)鍵作用。
該研究首次發(fā)現(xiàn)SSR爆發(fā)式擴張新機制。與傳統(tǒng)認為的復(fù)制滑動突變模型不同，研究人員發(fā)現(xiàn)對蝦SSR的爆發(fā)式擴張主要與轉(zhuǎn)座元件的攜帶有關(guān)，并進一步鑒定出近期活躍的轉(zhuǎn)座元件，推斷其仍具有攜帶SSR擴張的潛能。此外，該研究發(fā)現(xiàn)SSR在對蝦基因組可塑性和環(huán)境適應(yīng)中具有重要作用，高密度的SSR分布引起對蝦染色體內(nèi)大規(guī)模基因組重排。
研究人員首次發(fā)現(xiàn)對蝦主要通過調(diào)控體內(nèi)自由氨基酸含量來調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透壓，而SSR能富集于基因調(diào)控區(qū)，參與滲透壓調(diào)節(jié)關(guān)鍵通路的基因表達調(diào)控。這些基因表達模式的差異可能是引起兩種對蝦滲透壓調(diào)控能力差異的重要原因。
該成果為闡明生物體內(nèi)SSR的功能和甲殼動物對環(huán)境的適應(yīng)進化研究提供了新線索，也為對蝦基因組育種和分子改良提供了重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s42003-021-01716-y
《中國科學(xué)報》2021年3月12日 2版
