11月10日，中國科學(xué)院海洋研究所劉保忠研究團隊在軟體動物背腹軸發(fā)育機制方面取得重要研究進展，相關(guān)成果以題為“Molluscan dorsal-ventral patterning relying on BMP2/4 and Chordin provides insights into spiralian development and evolution”（“冠輪動物發(fā)育演化新認知：BMP2/4-Chordin調(diào)控軟體動物背腹軸發(fā)育”）的研究論文發(fā)表于生物學(xué)Top期刊《Molecular Biology and Evolution》（IF: 16.24）。
背腹軸發(fā)育是動物發(fā)育生物學(xué)的重大基礎(chǔ)問題。背腹體軸的建立為后續(xù)器官的發(fā)育提供了位置信息，是動物個體發(fā)育的基礎(chǔ)，也因此一直是發(fā)育生物學(xué)研究的核心問題之一，當前已有一套成熟理論體系。然而近年來發(fā)現(xiàn)，冠輪動物（Spiralia）作為一個主要動物分支（包含三分之一以上的動物門類），其背腹軸發(fā)育的諸多方面不符合現(xiàn)有理論體系，這使冠輪動物背腹軸的發(fā)育機制成為發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域存在爭議的難點。
劉保忠研究團隊以典型冠輪動物—軟體動物為研究對象，針對這一問題開展了深入研究。通過基因敲降等系統(tǒng)的功能實驗，發(fā)現(xiàn)和證實了笠貝的背腹軸發(fā)育依賴保守的BMP2/4-Chordin信號系統(tǒng)。這是冠輪動物中存在此種背腹軸發(fā)育機制的首個報道，為理解動物背腹軸發(fā)育機制的演化歷程提供了重要信息。團隊還發(fā)現(xiàn)，BMP2/4-Chordin信號系統(tǒng)已經(jīng)整合入冠輪動物中獨特的“組織者驅(qū)動（Driven by the D quadrant organizer）”發(fā)育模式，為解析組織者細胞的功能及冠輪動物獨有的發(fā)育模式提供了支持。
笠貝胚胎細胞譜系和基因敲降表型
該研究團隊長期專注于軟體動物發(fā)育生物學(xué)研究，近年來取得了系列重要發(fā)現(xiàn)。本研究是團隊在發(fā)現(xiàn)Hox基因背腹分離表達規(guī)律（PNAS，2020）后，在軟體動物發(fā)育領(lǐng)域取得的又一重要進展。論文全部3位作者均為團隊核心研究成員，在站博士后譚素建與郇聘研究員為共同第一作者，劉保忠研究員為通訊作者。研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家項目、國家自然科學(xué)基金、中科院青促會會員項目及山東省泰山學(xué)者工程資助項目等聯(lián)合資助。
論文信息：
Sujian Tan#, Pin Huan#, Baozhong Liu*, Molluscan dorsal-ventral patterning relying on BMP2/4 and Chordin provides insights into spiralian development and evolution, Molecular Biology and Evolution, 2021; DOI: 10.1093/molbev/msab322
鏈接：https://academic.oup.com/mbe/advance-article-abstract/doi/10.1093/molbev/msab322/6424002
