9月20日，由中国科学院海洋研究所联合华大基因、美国新泽西州立大学等多家单位完成的牡蛎对潮间带逆境适应机制的研究成果，由《自然》杂志以长篇论文形式在线发表。
该研究利用新一代测序技术和全新的组装策略，构建了牡蛎全基因组序列图谱，证实了牡蛎基因组序列具有极高的多态性、较高比例的重复序列和活跃的转座子。结合转录组、蛋白谱等最新组学技术，研究人员发现一系列与牡蛎抗逆能力相关的基因发生明显扩张，这可能是牡蛎适应潮间带逆境适应的主要分子基础。
研究还揭示了在逆境适应中发挥重要作用的贝壳的复杂形成机制。此成果的发表，标志着基于短序列的复杂基因组拼接和组装技术获得重大突破，在国际上填补了牡蛎为代表的冠轮动物基因组和海洋生物潮间带逆境适应机制研究的空白，这也是我国海洋生物及水产经济生物相关研究成果以研究论文形式第一次登上《自然》杂志。
牡蛎隶属于动物界第二大门——软体动物门，拥有厚重的钙化贝壳，营固着、滤食性生活，对维护近海与河口生态系统的稳定发挥着重要的调控作用。牡蛎为世界性分布，是潮间带极端生境的代表种。牡蛎也是养殖产量最大的海洋动物，为重要的海洋蛋白源，与人类生活和健康息息相关，中国的牡蛎产量占全世界的3/4。重要的生态意义、重大的经济价值和独到的生物学特性使牡蛎成为海洋生物学研究的重点，且逐渐发展成为海洋生物逆境适应机制研究的模式种。而牡蛎基因组学研究，对于进一步理解以牡蛎为代表的潮间带海洋生物进化历程，对于探索在海洋酸化日益严重的情况下海洋生物对逆境的适应机制，对于认识海洋基因资源利用潜力都有重要科学价值。
牡蛎生活在环境高度多变的潮间带，其环境温度、盐度在不同潮位、季节变化非常大，而牡蛎一般附着在浅海物体和礁石上，不能够通过主动移动来逃避不利环境的影响，所以必须有一套遗传机制使其对温度、盐度、露空、重金属和海区常见病原等具有很强的抵抗力。研究人员结合基因组和转录组信息，发现一系列与牡蛎强抗逆能力相关的基因发生了明显扩张，比如热激蛋白70基因（heat shock protein 70，HSP70）的数目高达88个，接近海葵等其他各类代表物种均值的5倍，这很可能是牡蛎能够在潮间带高达49 ℃甚至更高的温度下仍能维持细胞内稳态平衡，从而保持生存的主要原因。凋亡抑制蛋白基因（inhibitors of apoptosis proteins，IAP）的数目为48个，接近海葵等其他各类物种均值的9倍，这表明牡蛎可能具有复杂的抗凋亡系统，从而使其能够在离水、露空等复杂多变的环境下长期生存。在外壳生物矿化形成机制的研究中，研究人员发现多种不同的蛋白参与了贝壳复杂的组装和修饰，其中涉及血细胞及外来体的参与，并且大部分贝壳蛋白是非分泌性蛋白，这表明贝壳的生物矿化机制远比当前人们的认识要复杂得多。（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.
