中國科學(xué)院水生所專家領(lǐng)銜 譜就世界最大規(guī)模 “魚類基因字典”

湖北日報(bào)訊 （記者李玉麟、通訊員孫慧）11月6日，由中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)牽頭的“萬種魚類基因組計(jì)劃”（Fish10K）首期研究成果在《創(chuàng)新》期刊正式發(fā)布。該成果在新增數(shù)百個(gè)魚類物種從頭測序的基礎(chǔ)上，整合分析了464種真骨魚的全基因組數(shù)據(jù)，構(gòu)建起迄今世界范圍內(nèi)覆蓋度最廣、精度領(lǐng)先的魚類基因組圖譜，填補(bǔ)了全球魚類基因組研究的多項(xiàng)空白。

魚類約占全球脊椎動(dòng)物總數(shù)的一半，其基因組數(shù)據(jù)庫是脊椎動(dòng)物領(lǐng)域繼哺乳動(dòng)物、鳥類之后的第三大數(shù)據(jù)庫。然而過去20年，全球魚類基因組研究始終存在“數(shù)據(jù)缺口”，3個(gè)目級分類單元的基因組數(shù)據(jù)長期缺失，如同拼圖缺少關(guān)鍵碎片。為補(bǔ)齊這一短板，何舜平團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外多家知名研究機(jī)構(gòu)，開啟了跨地域、跨學(xué)科的科研攻堅(jiān)。

從海拔四千多米的青藏高原腹地到“地球第四極”馬里亞納海溝，科研團(tuán)隊(duì)足跡遍布極端環(huán)境。他們首次發(fā)現(xiàn)高原魚類的同域物種分化現(xiàn)象，闡明深海獅子魚細(xì)胞適應(yīng)高壓環(huán)境的分子機(jī)理，更通過8次載人深潛采集深淵魚類樣品，推動(dòng)我國深海魚類研究實(shí)現(xiàn)從無到有的跨越。

“這次構(gòu)建的464個(gè)物種全基因組比對矩陣，就像一本精準(zhǔn)的‘魚類基因字典’。”何舜平介紹，該矩陣覆蓋真骨魚類全部44個(gè)目，規(guī)模和精度可與哺乳類、鳥類基因組計(jì)劃相媲美，不僅在資源數(shù)量上超越以往，更成為迄今規(guī)模最大、覆蓋最全面的魚類基因組資源庫。

研究中的多項(xiàng)發(fā)現(xiàn)顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知：團(tuán)隊(duì)首次鑒定出近3萬個(gè)真骨魚類“高保守元件”（可以理解為基因里“不變的核心指令”），其中1689個(gè)是真骨魚類特有的“基因開關(guān)”，正是這些精密調(diào)節(jié)器控制著魚類關(guān)鍵器官發(fā)育，造就了從肺魚到深海獅子魚的形態(tài)多樣性。通過分析318萬個(gè)堿基序列重構(gòu)的魚類“家族樹”發(fā)現(xiàn)，電鰻目并非鲇形目的“近親”，且電鲇與電鰻的發(fā)電器官是獨(dú)立進(jìn)化的結(jié)果。

據(jù)了解，“萬種魚類基因組計(jì)劃”目標(biāo)是完成全球三分之一魚類的基因組解析。首期成果歷時(shí)6年完成，由中國科學(xué)院水生所聯(lián)合青島華大基因研究院、西北工業(yè)大學(xué)等單位共同攻關(guān)。接下來，團(tuán)隊(duì)將推進(jìn)“科”級分類單元的基因組覆蓋，為脊椎動(dòng)物演化研究和生態(tài)適應(yīng)機(jī)制探索提供更堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。