|
生命科學(xué)與工程學(xué)院發(fā)表高水平論文：穿山甲蟻食習(xí)性和鱗片生成適應(yīng)性進(jìn)化全新分子機(jī)制研究 2023-02-27 2022年12月31日, Molecular Biology and Evolution正式發(fā)表了廣西林科院,、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院,、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所和廣西大學(xué)合作的題為“High-quality genomes of pangolins: Insights into the molecular basis of scale formation and adaption to myrmecophagous diet”的研究論文。 穿山甲是我國一級(jí)保護(hù)動(dòng)物,，也是世界上僅存的鱗甲目哺乳動(dòng)物,，全球現(xiàn)存8種,，主要分布于非洲和亞洲的熱帶,、亞熱帶地區(qū),，以白蟻和螞蟻為食，一只成年穿山甲飽食的胃內(nèi)容納有500克白蟻,，也被稱為“森林衛(wèi)士”,。分布在中國境內(nèi)的主要是中華穿山甲和馬來穿山甲,，雖然穿山甲對(duì)生態(tài)平衡有重要意義，但由于樣本獲取困難,，缺乏高質(zhì)量基因組等因素,，導(dǎo)致對(duì)其獨(dú)特生物學(xué)特征的分子研究還十分缺失。本研究構(gòu)建了馬來穿山甲和中華穿山甲染色體級(jí)別基因組,，對(duì)穿山甲22個(gè)不同組織進(jìn)行了的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,，并對(duì)穿山甲背部長鱗片組織和腹部無鱗片組織進(jìn)行了比較轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組分析,。
穿山甲基因組構(gòu)建和注釋流程
通過物種間基因組轉(zhuǎn)錄組的比較分析發(fā)現(xiàn),，首先解釋了穿山甲為適應(yīng)蟻食性而在胃部形成厚重角質(zhì)層的分子機(jī)制，穿山甲在進(jìn)化過程中失去牙齒結(jié)構(gòu),，正是通過胃部的角質(zhì)層進(jìn)行攆磨食物,，這樣的胃部結(jié)構(gòu)也是穿山甲物種特有的。研究發(fā)現(xiàn)穿山甲基因組皮膚結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域（EDC）經(jīng)歷了特殊的進(jìn)化歷史,，大量角質(zhì)形成基因在穿山甲胃部得到超量表達(dá),，使其形成獨(dú)特胃部結(jié)構(gòu)。之前的研究都普遍認(rèn)為EDC基因可以合成皮膚角質(zhì)層形成不可或缺的蛋白,，因此在哺乳動(dòng)物間高度保守,，是只在皮膚組織中表達(dá)的一類基因。然而穿山甲基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)都表明其EDC基因的種類,、基因排列順序,、組織特異性表達(dá)模式與近源物種都存在顯著差異，這種調(diào)控的改變也使得穿山甲胃部獲得形成角質(zhì)層的能力,。
穿山甲EDC區(qū)域特有結(jié)構(gòu)變異的鑒定 穿山甲是哺乳動(dòng)物中僅存少數(shù)幾種長有鱗片的,，本研究另一方面研究鑒定到造就穿山甲鱗片堅(jiān)硬特性最為關(guān)鍵蛋白。在之前鱗片氨基酸成分的分析就已發(fā)現(xiàn)其擁有所有哺乳動(dòng)物毛發(fā)中最高比例的酪蛋白,，然而其基因來源一直未知,，通過構(gòu)建的完整的基因組分析發(fā)現(xiàn)穿山甲HGT-KRTAP家族發(fā)生特有擴(kuò)張，穿山甲HGT-KRTAP不僅是基因拷貝數(shù)目還是蛋白序列中酪蛋白所占比例都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他物種,，通過掃描穿山甲所有蛋白氨基酸含量,，HGT-KRTAP也是穿山甲唯一一類有高酪蛋白含量特性的分子。研究進(jìn)一步比較穿山甲腹部毛發(fā)和背部鱗片的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組,，幾乎全部HGT-KRTAP在鱗片中都有更為豐富的含量,。
穿山甲HGT-KRTAP基因家族的擴(kuò)張 該論文由佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院劉慶友教授為主要通訊作者，廣西林科院閆鼎羽研究員,、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所優(yōu)秀青年基金獲得者阮玨研究員為共同通訊作者,。佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院特聘青年研究員教師羅西爾和廣西大學(xué)唐佳斌碩士研究生為論文共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金（91731304,，U20A2051）,、廣西卓越學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目資助,。劉慶友教授團(tuán)隊(duì)致力于多組學(xué)解析動(dòng)物重要經(jīng)濟(jì)性狀形成的分子調(diào)控機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)已在《Nature Communications》《National Science Review》等國際期刊發(fā)表了系列論文,。該項(xiàng)研究是團(tuán)隊(duì)在多組學(xué)解析珍惜保護(hù)動(dòng)物穿山甲重要性狀形成的調(diào)控機(jī)制研究的重要突破,，對(duì)于穿山甲進(jìn)化和獨(dú)特功能形成的分子機(jī)制具有重要意義，同時(shí)對(duì)于穿山甲保護(hù)也具有一定的價(jià)值,。 （生命科學(xué)與工程學(xué)院）
|
