9月20日，由中國科學(xué)院海洋研究所聯(lián)合華大基因,、美國新澤西州立大學(xué)等多家單位完成的牡蠣對潮間帶逆境適應(yīng)機制的研究成果,，由《自然》雜志以長篇論文形式在線發(fā)表。
該研究利用新一代測序技術(shù)和全新的組裝策略,，構(gòu)建了牡蠣全基因組序列圖譜,，證實了牡蠣基因組序列具有極高的多態(tài)性、較高比例的重復(fù)序列和活躍的轉(zhuǎn)座子,。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組,、蛋白譜等最新組學(xué)技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)一系列與牡蠣抗逆能力相關(guān)的基因發(fā)生明顯擴張，這可能是牡蠣適應(yīng)潮間帶逆境適應(yīng)的主要分子基礎(chǔ),。
研究還揭示了在逆境適應(yīng)中發(fā)揮重要作用的貝殼的復(fù)雜形成機制,。此成果的發(fā)表，標志著基于短序列的復(fù)雜基因組拼接和組裝技術(shù)獲得重大突破,，在國際上填補了牡蠣為代表的冠輪動物基因組和海洋生物潮間帶逆境適應(yīng)機制研究的空白,，這也是我國海洋生物及水產(chǎn)經(jīng)濟生物相關(guān)研究成果以研究論文形式第一次登上《自然》雜志。
牡蠣隸屬于動物界第二大門——軟體動物門,，擁有厚重的鈣化貝殼,，營固著、濾食性生活,，對維護近海與河口生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,。牡蠣為世界性分布，是潮間帶極端生境的代表種,。牡蠣也是養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的海洋動物,，為重要的海洋蛋白源，與人類生活和健康息息相關(guān),，中國的牡蠣產(chǎn)量占全世界的3/4,。重要的生態(tài)意義、重大的經(jīng)濟價值和獨到的生物學(xué)特性使牡蠣成為海洋生物學(xué)研究的重點,，且逐漸發(fā)展成為海洋生物逆境適應(yīng)機制研究的模式種,。而牡蠣基因組學(xué)研究，對于進一步理解以牡蠣為代表的潮間帶海洋生物進化歷程,，對于探索在海洋酸化日益嚴重的情況下海洋生物對逆境的適應(yīng)機制,，對于認識海洋基因資源利用潛力都有重要科學(xué)價值。
牡蠣生活在環(huán)境高度多變的潮間帶,，其環(huán)境溫度,、鹽度在不同潮位、季節(jié)變化非常大,，而牡蠣一般附著在淺海物體和礁石上,，不能夠通過主動移動來逃避不利環(huán)境的影響，所以必須有一套遺傳機制使其對溫度,、鹽度,、露空、重金屬和海區(qū)常見病原等具有很強的抵抗力,。研究人員結(jié)合基因組和轉(zhuǎn)錄組信息,，發(fā)現(xiàn)一系列與牡蠣強抗逆能力相關(guān)的基因發(fā)生了明顯擴張，比如熱激蛋白70基因（heat shock protein 70,，HSP70）的數(shù)目高達88個,，接近?？绕渌黝惔砦锓N均值的5倍，這很可能是牡蠣能夠在潮間帶高達49 ℃甚至更高的溫度下仍能維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡,，從而保持生存的主要原因,。凋亡抑制蛋白基因（inhibitors of apoptosis proteins，IAP）的數(shù)目為48個,，接近?？绕渌黝愇锓N均值的9倍，這表明牡蠣可能具有復(fù)雜的抗凋亡系統(tǒng),，從而使其能夠在離水,、露空等復(fù)雜多變的環(huán)境下長期生存。在外殼生物礦化形成機制的研究中,，研究人員發(fā)現(xiàn)多種不同的蛋白參與了貝殼復(fù)雜的組裝和修飾,，其中涉及血細胞及外來體的參與，并且大部分貝殼蛋白是非分泌性蛋白,，這表明貝殼的生物礦化機制遠比當前人們的認識要復(fù)雜得多,。（生物谷Bioon.com）
doi: 10.1038/nature11413
PMC:
PMID:
The oyster genome reveals stress adaptation and complexity of shell formation
Zhang G, Fang X, Guo X, Li L, Luo R, Xu F, Yang P, Zhang L, Wang X, Qi H, Xiong Z, Que H, Xie Y, Holland PW, Paps J, Zhu Y, Wu F, Chen Y, Wang J, Peng C, Meng J, Yang L, Liu J, Wen B, Zhang N, Huang Z, Zhu Q, Feng Y, Mount A, Hedgecock D, Xu Z, Liu Y, Domazet-Lo?o T, Du Y, Sun X, Zhang S, Liu B, Cheng P, Jiang X, Li J, Fan D, Wang W, Fu W, Wang T, Wang B, Zhang J, Peng Z, Li Y, Li N, Wang J, Chen M, He Y, Tan F, Song X, Zheng Q, Huang R, Yang H, Du X, Chen L, Yang M, Gaffney PM, Wang S, Luo L, She Z, Ming Y, Huang W, Zhang S, Huang B, Zhang Y, Qu T, Ni P, Miao G, Wang J, Wang Q, Steinberg CE, Wang H, Li N, Qian L, Zhang G, Li Y, Yang H, Liu X, Wang J, Yin Y, Wang J.
The Pacific oyster Crassostrea gigas belongs to one of the most species-rich but genomically poorly explored phyla, the Mollusca. Here we report the sequencing and assembly of the oyster genome using short reads and a fosmid-pooling strategy, along with transcriptomes of development and stress response and the proteome of the shell. The oyster genome is highly polymorphic and rich in repetitive sequences, with some transposable elements still actively shaping variation. Transcriptome studies reveal an extensive set of genes responding to environmental stress. The expansion of genes coding for heat shock protein 70 and inhibitors of apoptosis is probably central to the oyster's adaptation to sessile life in the highly stressful intertidal zone. Our analyses also show that shell formation in molluscs is more complex than currently understood and involves extensive participation of cells and their exosomes. The oyster genome sequence fills a void in our understanding of the Lophotrochozoa.
