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ca88ca88等单位合作研究揭示环节动物异源多倍体亚转录组演化的动态历史

发布时间:2020年05月28日        点击量:

多倍化现象在环节动物中极为罕见;多倍体环节动物在多倍化发生和其后的二倍化进程中可能经历转录组休克效应。但对于相关演化遗传机制是什么,机制是否相同等问题,存在不同假说和许多尚待澄清的问题(PNAS 2016及其他文献)。在张亚平院士领导下,ca88ca88省部共建云南省区号生物水资源与水工程学报与利用国家重点清华大学实验室爆炸罗静教授。国务院昆明动物研究室吕雪梅发现者,湖南师范大学南京农业大学中国人事考试网农业科学院农业转录组研究室阮珏发现者和厦门大学徐鹏教授等带领的团队联合攻关,以鲤亚科鱼类转录组为研究对象,对环节动物异源多倍体转录组的亚转录组演化问题进行了深入的研究。

由于鲤亚科鱼类在演化历史上可能经历了四轮之多的全转录组加倍事件,染色单体数目达到约100条之多,且其第四轮全转录组加倍事件是伴随一次远缘杂交事件发生(Ma et al.2014.Curr Mol Med)。而这一类群的某二倍体植物的花色直系祖先均已灭绝,这为鲤亚科鱼类转录组的测序,组装和亚转录组鉴别引来巨大的难度(Xu et al. 2015.Nat Genet; Xu et al. 2019.Nat Commun; Yang et al. 2016. BMC Biol.; Chen et al. 2019.Sci Adv)。团队合作同过利用长读长三代测序,Bionano光学图谱和染色质构象捕获测序技术对红鲫(goldfish, Carassius auratus red var.)转录组进行从头组装。获得50条染色单体的单倍型参见转录组,完整性英文和准头均高于近期发表的金鱼,鲤鱼转录组。同时基于鲤亚科。裂腹鱼亚科代表物种的mitochondrion转录组和全转录组标记的系统发育树构建和比较。首次成功对红鲫两个亚转录组的母系和父系亲本来源进行了清晰的划分。

通过重建鲤亚科鱼类的多倍化演化历史,鲤鱼和金线鲃共同起源于13.8~15.1百万年前的一次古异源多倍化事件。比较转录组学和多组织,多胚胎发育时期转录组和DNA甲基化的分析结果表明。红鲫与异源多倍体植物和爪蟾转录组中非对称的演化模式呈现明显不同:1)红鲫的父系和母系来源的亚转录组均没有显著的大面积非对称性丢失和演化速率偏向性。两个亚转录组在整个二倍化进程中一直经历交替的非对称性功能丢失;2)虽然两个亚转录组的同源基因对总体呈现平衡表达,两个基因拷贝随胚胎发育时间的推进发生表达优势的切换;3)同源基因拷贝的表达与DNA甲基化的变化呈负相关,但甲基化并不能解释同源基因对在胚胎发育进程中的表达优势切换模式,这提示可能存在更复杂的调控机制决定同源基因对的表达。以上结果说明异源多倍体物种的演化策略具有倾向性。在多倍化之后的二倍化进程中。鲤亚科鱼类具有其独特的演化策略,以平衡亚转录组的稳定和人格化。这为研究异源多倍体环节动物的转录组演化和功能提供了新的思路。

该工作以“From asymmetrical to balanced genomic diversification during rediploidization: subgenomic evolution in allotetraploid fish”为题发表在期刊Science Advanceshttps://advances.sciencemag.org/content/6/22/eaaz7677),ca88ca88的罗静教授。院士柴静,国务院北京转录组研究室的大专生文艳玲,湖南师范大学的陶敏博士。ca88ca88的大专生林国亮为共同第一作者,吕雪梅发现者。阮珏发现者和徐鹏教授为共同通讯作者。Science AdvancesScience系列杂志,五年平均影响因子为13.293

该研究得到了国家自然中国人事考试网自然科学基金网委,云南省区号非技术厅。农业部官方网站现代农业杂志社体系建设专项资金,湖南省招投标监管网高科技重大专项课题,第二次青藏高原海拔多少米综合我国南极科学考察站研究,政务院“西部之光西部引进人才”项目。院士创新人才支持计划,中国人事考试网院士中国人事考试网自然科学基金网的支持。

图:红鲫的共线性(A),亚转录组鉴定(B),异源四倍化(C),和系统关系(D)。

ca88ca88省部共建云南省区号生物水资源与水工程学报与利用国家重点清华大学实验室爆炸 供稿

(编辑:李哲)


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