研究發現簡單重復序列對蝦適應性進化的關鍵作用

  3月9日，記者從中國科學院海洋研究所獲悉，由該所李富花課題組主導完成的科研論文《簡單重復序列促進對蝦基因組可塑性和適應性進化》在Nature子刊《通訊-生物學》（《Communications Biology》）在線發表。該研究成果為闡明生物體內SSR的功能和甲殼動物對環境的適應進化研究提供了新的線索，也為對蝦基因組育種和分子改良提供了重要的理論基礎和數據支撐。

中科院海洋所袁劍波副研究員和張曉軍研究員、南開大學王敏教授為文章共同第一作者。中科院海洋所李富花研究員和相建海研究員、南開大學馮露教授為文章通訊作者。

該研究針對簡單重復序列（simple sequence repeat, SSR）在對蝦基因組內呈爆發式擴張的現象，首次提出SSR在基因組內急速擴張的新機制，揭示了SSR在對蝦基因組的可塑性和適應性進化過程中的關鍵作用。李富花介紹，SSR是由1-6個堿基串聯重復多次形成，在所有已測基因組物種中含量普遍較低（僅約1%左右），而且它們通常被認為是沒有功能的，屬于基因組上的“垃圾DNA”。然而，該課題組前期研究發現凡納濱對蝦基因組SSR含量竟高達23.93%，引發了研究人員對于SSR在對蝦進化中的功能及作用機制的濃厚興趣。

李富華表示，為了探究SSR的分布特征和功能，研究人員完成了另一種對蝦——中國明對蝦的全基因組測序和組裝，并基于Hi-C測序，構建了凡納濱對蝦和中國明對蝦染色體水平的基因組圖譜。通過比較基因組學分析，推斷SSR的爆發式擴張發生在對蝦的祖先基因組上，而SSR的特異性擴張也出現在不同對蝦分化之后。SSR的擴張事件也與生物大滅絕事件后對蝦的快速進化時間一致，提示了SSR在對蝦適應性進化過程中的關鍵作用。

李富華說，本研究首次發現SSR爆發式擴張的新機制，與傳統認為的復制滑動突變模型不同，研究人員發現對蝦SSR的爆發式擴張主要與轉座元件的攜帶有關，并進一步鑒定出近期活躍的轉座元件，推斷其仍具有攜帶SSR擴張的潛能。本研究發現SSR在對蝦基因組可塑性和環境適應中具有重要作用，高密度的SSR分布引起對蝦染色體內大規模基因組重排。