11月4日，国际学术期刊Molecular Biology and Evolution（分子生物学与进化1区，5年IF 13.401）在线发表了海洋所刘进贤课题组关于鱼类快速适应淡水生境的遗传学机制研究最新成果。该研究从基因组水平揭示了鱼类快速适应淡水生境的遗传学基础，为生物复杂性状快速适应性进化的分子机制提供了新的认知，并对预测生物应对环境变化的适应性进化策略具有重要的理论价值。
环境变化背景下生物的适应性进化是生物多样性产生的重要机制，也是广受关注的科学问题。尽管生物表型为应对环境改变可以发生快速适应性进化，但对于复杂性状快速适应的遗传机制的理解目前仍然十分匮乏。部分海洋鱼类在演化的过程中进入淡水生境，形成了淡水定居型的种群，为解析复杂表型适应性进化的遗传机制提供了契机。
刘进贤课题组以刀鲚的洄游种群及其淡水定居种群为研究对象，采用群体基因组学的研究方法，通过比较长江水系不同的淡水定居型种群与长江口的洄游型种群之间的基因组差异，探讨了海洋鱼类淡水定居种群的淡水适应这一复杂性状的遗传学机制。
刀鲚两处与平行演化相关的染色体倒置特征：（A）基于倒置区域SNP的PCA散点图（B）倒置区域不同染色体核型的个体杂合度分布（C）倒置区域不同染色体核型在不同种群的频率
洄游型种群（YRE：长江口），淡水定居型种群（TH：太湖，CH：巢湖，HZ：洪泽湖，LM：骆马湖）
研究发现，刀鲚种群在染色体LG6和LG22上存在两个很大的染色体倒置，这两个染色体倒置在淡水定居种群中具有很高的频率，但在洄游种群中的频率很低或未检测到，两处染色体倒置区域上SNP的等位基因频率在淡水定居种群和洄游种群间亦存在明显差异；功能分析显示两个染色体倒置区域富集了与代谢过程、免疫调控、生长发育、渗透压调节等多个生物过程相关的基因，暗示两个染色体倒置区域上的遗传差异可能与刀鲚洄游种群和淡水定居种群间在适应性进化过程中形态、生理、行为等表型上的分化有关，提示基因组结构变异在刀鲚淡水定居种群的淡水适应的平行演化过程中扮演了非常重要的角色。
该研究得到了国家自然科学基金委项目资助，李玉龙副研究员和宗绍兵博士研究生为论文共同第一作者，刘进贤研究员为论文通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaa290
日期：2020-12-02
