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华中农业大学鱼类遗传育种与繁育团队揭示团头鲂(武昌鱼)基因组及其嗅觉适应性进化机制

信息来源:华中农业大学  发布时间: 2021-11-04   点击数:保护视力色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)

近日,华中农业大学鱼类遗传育种与繁育研究团队在Molecular Biology and Evolution发表了题为“A chromosome-level assembly of blunt snout bream (Megalobrama amblycephala) reveals an expansion of olfactory receptor genes in freshwater fish”的研究论文,公布了高质量的团头鲂基因组遗传图谱,基于比较基因组学探究了28种不同食性鱼类嗅觉受体基因(ORs)家族的进化历程和表达模式,发现鱼类ORs的进化与其栖息环境和食性密切相关,为鱼类摄食研究提供了新思路,也为鱼类定向育种提供理论支持。

团头鲂与斑马鱼基因组共线性分析

嗅觉是动物最重要的感觉系统之一。ORs主要在鼻腔嗅上皮中表达,可分辨各种不同的气味分子,在食物选择、有毒物质识别及躲避天敌中扮演着重要角色。ORs是脊椎动物中最大的基因家族之一,尤其是哺乳动物,其数目占整个基因组基因总数的5%,哺乳动物嗅觉受体进化与其食性密切相关,不同食性动物之所以能识别和区分成千上万种不同的气味,这与其基因组中ORs的数目有关。不同食性鱼类嗅觉进化历程有何不同,特别是植食性和肉食性鱼类嗅觉的遗传基础是有何差别还不清楚。

该研究基于比较基因组学探究了28种不同食性(草食性、肉食性、杂食性和滤食性)鱼类ORs的进化历程(图3),发现肉食性鱼类总ORs拷贝数显著低于草食性鱼类,淡水草食性鱼类特异性扩张ORs的β和ε亚型,这种扩张受到正选择压力驱使,通过对代表性鱼类的嗅觉器官转录组测序与分析,发现几乎所有ORs均表达,这一结果揭示了不同食性鱼类ORs的进化历程及其与食性的相关性,阐明了草食性鱼类和肉食性鱼类ORs的遗传基础,为进一步探究嗅觉在鱼类食性调控中的功能及分子机制奠定基础。

鱼类嗅觉受体基因家族的进化与表达模式

相关研究结果在国际学术期刊Molecular Biology and Evolution(分子生物学与进化)上发表。华中农业大学水产学院刘寒副教授为论文的第一作者,王卫民教授和瑞典乌普萨拉大学Leif Andersson教授为论文的通讯作者。我校高泽霞教授、硕士研究生吕毛琳、刘宁和深圳华大基因(BGI)陈春海、胡亚飞等人也参与指导了部分研究工作。本研究得到国家自然科学基金、国家大宗淡水鱼产业体系和中央高校基础研究基金的资助。