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海洋生態(tài)大講堂 2023-11-28 06:53 發(fā)表于上海

以下文章來(lái)源于海洋與生命 ，作者陳天昊

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（Acropora millepora）建立了染色體層面的基因組組裝。作者自大堡礁 中12個(gè)不同區(qū)域采集了237個(gè)不同表型的珊瑚樣本，并測(cè)定了它們的全基因組序列，其中并未發(fā)現(xiàn)顯著的種群結(jié)構(gòu)。通過(guò)在基因組中檢索本地適應(yīng)的證據(jù)，作者發(fā)現(xiàn)熱休克共伴侶蛋白sacsin 具有長(zhǎng)期受到平衡選擇 的特征。作者還對(duì)213個(gè)樣本的可視白化得分進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)研究 ，并利用從中得到的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個(gè)可預(yù)測(cè)野生珊瑚白化反應(yīng)的模型。這些研究可為基于基因組學(xué)的物種保護(hù)策略提供依據(jù)。 研究背景 人為的全球變暖正在改變?nèi)虻纳鷳B(tài)系統(tǒng)，迫使物種迅速響應(yīng)不斷變化的環(huán)境。海水溫度升高對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響尤其具有破壞性，使得全世界的珊瑚礁正以驚人的速度減少。珊瑚礁覆蓋不到1％的海底，但卻擁有著超過(guò)海洋1/4的生物多樣性。 升高的海水溫度（甚至僅略高于長(zhǎng)期最大值）也會(huì)導(dǎo)致珊瑚的白化現(xiàn)象，長(zhǎng)期的白化最終可能導(dǎo)致珊瑚群落的死亡。面對(duì)迅速升高的海水溫度，迫切需要采取新的保護(hù)策略，以防止珊瑚群落的大規(guī)模的損失。而這些工作的順利開(kāi)展，離不開(kāi)對(duì)珊瑚白化的遺傳基礎(chǔ)的清晰了解。 不同珊瑚物種和同種珊瑚內(nèi)的不同個(gè)體對(duì)白化和對(duì)熱脅迫的響應(yīng)各有不同，存在表型差異；在印度洋-太平洋地區(qū)普遍分布的多孔鹿角珊瑚（Acropora millepora）中，研究表明其耐熱性是部分可遺傳的，因此，理論上個(gè)體間的白化差異應(yīng)該可以從基因組數(shù)據(jù)中加以預(yù)測(cè)。研究?jī)?nèi)容

多孔鹿角珊瑚基因組組裝及結(jié)果

采樣地分布圖

環(huán)境因子主成分分析

白化程度表型評(píng)估

多孔鹿角珊瑚連鎖不平衡（A）、核苷酸多態(tài)性（B）及歷史種群大小（C）分析

多孔鹿角珊瑚群體結(jié)構(gòu)分析

全基因組多態(tài)性掃描及sacsin基因進(jìn)化樹(shù)分析

共生藻組成和白化之間相關(guān)性分析

視覺(jué)評(píng)分表型曼哈頓圖

模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性評(píng)估研究結(jié)論1、為2017年白化高峰期間，采集自澳大利亞大堡礁中部12個(gè)珊瑚礁的237個(gè)樣本進(jìn)行了染色體尺度的基因組組裝和全基因組測(cè)序 ；

2、作者展示了借助規(guī)模適中的參考單倍型組，能夠可靠地推算低深度測(cè)序數(shù)據(jù)中的基因型，從而為未來(lái)大規(guī)模的全基因組測(cè)序工作提供了一種高效的方法；

3、被采樣的珊瑚礁上未檢測(cè)到顯著的種群結(jié)構(gòu)，推測(cè)可能是由于多孔鹿角珊瑚的廣播式產(chǎn)卵繁殖模式造成的；

4、在此基因組背景下，作者在熱休克共伴侶蛋白sacsin中檢測(cè)到異常古老的變異，與平衡選擇長(zhǎng)期作用于該基因相吻合；

5、作者的基因組測(cè)序方法提供了對(duì)白化程度的定量測(cè)量，且可識(shí)別珊瑚個(gè)體內(nèi)共生物種的組成；

6、對(duì)白化現(xiàn)象進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，未發(fā)現(xiàn)具有基因組級(jí)顯著影響的單一位點(diǎn)，表明珊瑚個(gè)體白化反應(yīng)的差異并非由具有較大效應(yīng)的共同位點(diǎn)造成；

7、通過(guò)整合了根據(jù)全基因組關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)推斷的遺傳效應(yīng)、相關(guān)共生物種的基因組數(shù)據(jù)以及環(huán)境變量的影響而建立的模型，可預(yù)測(cè)個(gè)體白化表型。

研究意義 研究高溫和白化耐受的遺傳學(xué)，對(duì)于預(yù)測(cè)珊瑚對(duì)氣候變化的適應(yīng)和氣候變化下珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的未來(lái)至關(guān)重要。這些知識(shí)為常規(guī)的管理方法和新的干預(yù)措施的開(kāi)發(fā)提供了支持。本文提供了對(duì)白化反應(yīng)的遺傳結(jié)構(gòu)的新見(jiàn)解，并在原則上論證了在保護(hù)工作中使用基于基因組學(xué)的方法的可行性。作者展示了基于環(huán)境因素、共生物種的基因組數(shù)據(jù)和珊瑚宿主全基因組關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的模型，可以幫助區(qū)分最耐受白化的個(gè)體和最容易受白化影響的個(gè)體。這些結(jié)果為從基因組角度預(yù)測(cè)多孔鹿角珊瑚和其他珊瑚物種的白化反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。

參考資料參考文獻(xiàn)：Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching. Science 369,eaba4674 (2020).

參考網(wǎng)頁(yè)：

https://m.sohu.com/a/412504574_120380672?_trans_=010004_pcwzy

作者：陳天昊，華東師范大學(xué)生物學(xué)系2021級(jí)

來(lái)自：海洋與生命