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海洋生態大講堂 2023-11-28 06:53 發表于上海

以下文章來源于海洋與生命 ，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個不同區域采集了237個不同表型的珊瑚樣本，并測定了它們的全基因組序列，其中并未發現顯著的種群結構。通過在基因組中檢索本地適應的證據，作者發現熱休克共伴侶蛋白sacsin 具有長期受到平衡選擇 的特征。作者還對213個樣本的可視白化得分進行了全基因組關聯研究 ，并利用從中得到的數據創建了一個可預測野生珊瑚白化反應的模型。這些研究可為基于基因組學的物種保護策略提供依據。 研究背景 人為的全球變暖正在改變全球的生態系統，迫使物種迅速響應不斷變化的環境。海水溫度升高對海洋生態系統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，但卻擁有著超過海洋1/4的生物多樣性。 升高的海水溫度（甚至僅略高于長期最大值）也會導致珊瑚的白化現象，長期的白化最終可能導致珊瑚群落的死亡。面對迅速升高的海水溫度，迫切需要采取新的保護策略，以防止珊瑚群落的大規模的損失。而這些工作的順利開展，離不開對珊瑚白化的遺傳基礎的清晰了解。 不同珊瑚物種和同種珊瑚內的不同個體對白化和對熱脅迫的響應各有不同，存在表型差異；在印度洋-太平洋地區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，理論上個體間的白化差異應該可以從基因組數據中加以預測。研究內容

多孔鹿角珊瑚基因組組裝及結果

采樣地分布圖

環境因子主成分分析

白化程度表型評估

多孔鹿角珊瑚連鎖不平衡（A）、核苷酸多態性（B）及歷史種群大小（C）分析

多孔鹿角珊瑚群體結構分析

全基因組多態性掃描及sacsin基因進化樹分析

共生藻組成和白化之間相關性分析

視覺評分表型曼哈頓圖

模型預測的準確性評估研究結論1、為2017年白化高峰期間，采集自澳大利亞大堡礁中部12個珊瑚礁的237個樣本進行了染色體尺度的基因組組裝和全基因組測序 ；

2、作者展示了借助規模適中的參考單倍型組，能夠可靠地推算低深度測序數據中的基因型，從而為未來大規模的全基因組測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到顯著的種群結構，推測可能是由于多孔鹿角珊瑚的廣播式產卵繁殖模式造成的；

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

5、作者的基因組測序方法提供了對白化程度的定量測量，且可識別珊瑚個體內共生物種的組成；

6、對白化現象進行了全基因組關聯分析，未發現具有基因組級顯著影響的單一位點，表明珊瑚個體白化反應的差異并非由具有較大效應的共同位點造成；

7、通過整合了根據全基因組關聯數據推斷的遺傳效應、相關共生物種的基因組數據以及環境變量的影響而建立的模型，可預測個體白化表型。

研究意義 研究高溫和白化耐受的遺傳學，對于預測珊瑚對氣候變化的適應和氣候變化下珊瑚礁生態系統的未來至關重要。這些知識為常規的管理方法和新的干預措施的開發提供了支持。本文提供了對白化反應的遺傳結構的新見解，并在原則上論證了在保護工作中使用基于基因組學的方法的可行性。作者展示了基于環境因素、共生物種的基因組數據和珊瑚宿主全基因組關聯數據的模型，可以幫助區分最耐受白化的個體和最容易受白化影響的個體。這些結果為從基因組角度預測多孔鹿角珊瑚和其他珊瑚物種的白化反應奠定了基礎。

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

參考網頁：

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

作者：陳天昊，華東師范大學生物學系2021級

來自：海洋與生命