科學家完成南極磷蝦基因組圖譜破譯

中國水產科學研究院黃海水產研究所海水養殖生物育種與可持續產出全國重點實驗室聯合青島華大基因研究院等機構，日前在南極磷蝦超大基因組組裝、極端環境適應和群體歷史演化研究方面取得突破性進展。相關研究成果已于北京時間2日被國際知名學術刊物《細胞》正式在線發表。

種群規模龐大的南極磷蝦，是人類重要的蛋白質儲存庫和戰略資源，在南極生態系統的物質和營養運輸過程中發揮著關鍵作用，也是南大洋生態系統生物和功能多樣性的關鍵物種。但由于其超大且復雜的基因組結構特征，南極磷蝦的繁衍與生存之謎，一直未有明確答案。

此次來自中國、德國、澳大利亞、意大利等國的科研人員，在中國水產科學研究院黃海水產研究所、青島華大基因研究院主導下，利用新一代測序技術對南極磷蝦開展了高深度的基因組測序、組裝和分析，最終得到了48Gb的超大動物基因組。這一數量約為人類基因組的16倍。

科研人員還發現在南極磷蝦進化過程中經歷了兩次基因組爆發式擴張。相較其他甲殼類生物，其基因組重復序列含量達92.45%，也遠超科學界進行過類似研究的物種。

在進一步研究中，科研人員完善了南極磷蝦生物鐘的雙反饋回路，發現南極磷蝦已進化出由晝夜節律系統控制的身體適應和行為模式，相關基因也已為適應極地生存特殊環境奠定遺傳基礎。

采集自不同區域的南極磷蝦樣本，具有較高的遺傳連通性，地理群體之間沒有實質性差異。在群體歷史演化的研究上，科研團隊發現南極磷蝦的有效種群大小先在1000萬年前急劇減少、又在10萬年前出現反彈擴張。前者與當時氣候的劇烈波動和南大洋溫度的整體下降相吻合，后者或因較冷的溫度拓展了海冰面積、擴大了磷蝦棲息地，進而推動種群的擴張。

“這些成果通過基因組學和群體遺傳學的深入分析，為海洋生物極端環境適應機制及其群體演化的深入解析提供了新的理論參考, 為生物多樣性保護及后續海洋生物群體遺傳學研究提供了實質性借鑒。”中國科學院海洋研究所研究員張琳琳說。