近日，由中科院海洋所楊紅生課題組主導，北京諾禾致源科技股份有限公司、美國羅格斯大學、杜克大學等單位合作共同完成的研究論文“The hard clam genome reveals massive expansion and diversification of inhibitors of apoptosis in Bivalvia”在生物學權(quán)威期刊《BMC Biology》在線發(fā)表。該研究在國際上首次完成了硬殼蛤Mercenaria mercenaria全基因組精細參考圖譜的繪制，揭示了雙殼綱貝類凋亡抑制因子IAP基因大規(guī)模擴張與分化現(xiàn)象。
硬殼蛤，又稱美洲簾蛤，自然棲息地位于北美大西洋沿岸，具有肉質(zhì)鮮美、生長快、抗逆性強等特點。中科院海洋所張福綏院士等人于1997年首次將硬殼蛤從美國引入我國，率先系統(tǒng)研究了硬殼蛤基礎生物學和生理生態(tài)學特征，建立了一套以“基礎研究-高效育苗-池塘養(yǎng)殖”為主線的適合我國國情的硬殼蛤規(guī)模化苗種繁育和池塘養(yǎng)殖技術工藝，形成了較完善的產(chǎn)業(yè)化技術體系和產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過20余年的研究和推廣，硬殼蛤已成為福建、江蘇、山東、河北和遼寧等沿海池塘生態(tài)混養(yǎng)的重要經(jīng)濟貝類，養(yǎng)殖面積近百萬畝，年產(chǎn)值數(shù)十億元，已出口韓國和臺灣等國家和地區(qū)，形成了我國新的貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。該研究利用Pacbio測序技術結(jié)合Hi-C技術成功繪制了首個硬殼蛤染色體水平的基因組精細圖譜，基因組大小為1.79 Gb，contig N50達到1.77 Mb，scaffold N50達到91.38 M，共編碼34,283個基因。
比較基因組學分析發(fā)現(xiàn)，硬殼蛤基因組擁有極為顯著的IAP基因家族大規(guī)模擴張現(xiàn)象，擁有159個拷貝，遠超人類、模式動物的拷貝數(shù)（< 10 拷貝）。硬殼蛤IAP通過譜系特異性的串聯(lián)重復和逆轉(zhuǎn)錄的方式發(fā)生擴張，并利用結(jié)構(gòu)域的改組迅速發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能分化。通過重建IAP的進化歷程，本研究發(fā)現(xiàn)IAP擴張是雙殼綱貝類的一種共有現(xiàn)象，是雙殼綱貝類獨特的一種進化策略，其通過IAP擴張和分化實現(xiàn)對細胞凋亡更精密的調(diào)控，進而調(diào)節(jié)貝類的免疫和應激反應。
硬殼蛤基因組組裝結(jié)果
IAP基因家族的起源（A）、擴張（B）和結(jié)構(gòu)分化（C）
該研究成果為理解硬殼蛤的環(huán)境適應機制和適應性進化過程提供了新見解，為硬殼蛤遺傳育種提供了重要科學參考。
中科院海洋所宋浩助理研究員、美國羅格斯大學郭希明教授、中科院海洋所孫麗娜副研究員和北京諾禾致源公司王強輝技術員為文章共同第一作者，中科院海洋所張濤研究員為文章通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家貝類產(chǎn)業(yè)技術體系、山東省重點研發(fā)計劃、中科院STS等項目聯(lián)合資助。
文章鏈接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-020-00943-9.
Hao Song(#), Ximing Guo(#), Lina Sun(#), Qianghui Wang(#), Fengming Han, Haiyan Wang, Gregory A Wray, Phillip Davidson, Qing Wang, Zhi Hu, Cong Zhou, Zhenglin Yu, Meijie Yang, Jie Feng, Pu Shi, Yi Zhou, Libin Zhang and Tao Zhang*, 2021. The hard clam genome reveals massive expansion and diversification of inhibitors of apoptosis in Bivalvia. BMC Biology, 19:15. https://doi.org/10.1186/s12915-020-00943-9.
