9月25日,《细胞》旗下《交叉科学》杂志发表西藏自治区农牧科学院(以下简称西藏农科院)水产科学研究所所长牟振波团队最新成果。他们绘制完成了世界上首个染色体水平的高原特有典型四倍体鱼类——异齿裂腹鱼的基因组图谱,为其他高原鱼类进化、基因组多倍化和极端环境适应性研究提供了重要信息和参考。

牟振波告诉《中国科学报》,过去5000万年间,青藏高原一直处于隆升过程,并伴随着极端地质运动和气候变化。这使得青藏高原成为研究高原动物进化和适应机制的“天然实验室”。而高原特色鱼类是研究高原环境下生物进化、物种形成和适应性机制良好的生物材料。

“裂腹鱼是随着青藏高原的隆升而出现的特化类群,属青藏高原鱼类三大类群之一。裂腹鱼亚科大多数为四倍体或六倍体,因此,裂腹鱼是研究多倍体鱼类和高原适应性机制的重要材料。异齿裂腹鱼是青藏高原雅鲁藏布江中分布量最大、对生态环境最重要的一种裂腹鱼。”论文通讯作者、西藏农科院研究员刘海平说。

研究团队在获得了染色体级别的基因组序列后,对基因组进行了深入分析,发现异齿裂腹鱼在大约123万年前发生了全基因组复制,目前复制后的二套染色体之间序列的一致性高达95%以上,但是它们之间存在大量的重复序列插入。

研究发现,这些重复序列的插入,不仅形成了再二倍化的初步序列特征,而且影响了附近基因的表达模式,导致了基因表达和功能的再二倍化。同时,与DNA修复、叶酸吸收代谢和能量平衡相关的基因受到了显著的自然选择,这可能促进了异齿裂腹鱼高原适应性的形成。

刘海平说,异齿裂腹鱼全基因组复制的时间与末次冰期青藏高原加速隆起时间一致,进一步体现了其基因组对于研究高原特色鱼类进化和高原地理气候演化关系的重要性。

异齿裂腹鱼是迄今为止发现的较年轻的自然多倍体鱼类,这为科学家提供了研究多倍体基因组早期进化和再二倍化的珍贵材料。(记者李晨)