它还有怎样的生存密码,中国水产科学研究院博

来源:http://www.mypv3.com 作者:智能产品 人气:169 发布时间:2019-11-29
摘要:报告会结束后,徐鹏研究员与水产动物育种团队的部分教师和研究生进行了座谈,对鱼类分子育种工作提出了宝贵建议,双方还达成了相关研究合作意向。 12月10日上午,应水产学院邀

报告会结束后,徐鹏研究员与水产动物育种团队的部分教师和研究生进行了座谈,对鱼类分子育种工作提出了宝贵建议,双方还达成了相关研究合作意向。

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12月10日上午,应水产学院邀请,中国水产科学研究院生物技术研究中心副主任徐鹏研究员来我校讲学。报告会在水产学院报告厅举行,水产学院有关负责人、教师、研究生和部分本科生共80余人参加了报告会。报告会由水产学院副院长孔祥会教授主持。

内蒙古的美食只有这些就错了,

5月6日上午,应水产学院的邀请,中国水产科学研究院生物技术研究中心主任,国家自然科学基金优秀青年基金获得者,博士生导师徐鹏研究员在水产学院二楼大会议室作了题为“Genomic basis of adaptive evolution:the survival of Amur ide (Leuciscus waleckii) in an extremely alkaline environment”的学术报告。学院部分教师、研究生和本科生共80余人聆听了报告。报告会由副院长孔祥会教授主持。

该研究成果于2016年10月20日在《Molecular Biology and Evolution》在线发布(doi:10.1093/molbev/msw230)。许建副研究员为第一作者,李炯棠副研究员为共同第一作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金青年基金、优秀青年基金、科技部863项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费项目资助。

徐鹏研究员作了题为“鲤鱼基因组资源和遗传工具开发及遗传育种应用”的学术报告,他阐述了鲤鱼基因组研究的背景和意义,指出鲤鱼基因组序列图谱的绘制对于研究鲤鱼,甚至鲤科鱼类的进化、种群遗传和遗传育种等工作都具有重要意义。他还介绍了其团队在鲤鱼基因组研究方面的研究历程和取得的成果。报告会上,徐鹏研究员与参会师生进行了现场互动,对大家提出的问题给予了细致的解答。

美味的瓦氏雅罗鱼,图片来自网络

徐鹏研究员介绍了基于基因组水平立题研究“内蒙古达里诺尔湖瓦氏雅罗鱼耐高碱机制”的背景,以及瓦氏雅罗鱼全基因组测序和注释情况及基因家族的分析。他重点讲解了通过瓦氏雅罗鱼全基因组重测序,分析了瓦氏雅罗鱼群体多样性,阐释了在跨膜转运通道、含氮废物排泄和活性氧去除等方面的耐高碱条件的适应机制,揭示了瓦氏雅罗鱼的盐碱适应能力是由一系列基因表达变化造成的综合效应。最后,徐鹏研究员与师生进行了交流和互动,详细回答了大家提出的问题。

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会后,徐鹏研究员和水产学院相关研究领域的教师和研究生进行了座谈,交流了彼此在分子育种方面开展的研究工作,并就如何在相关领域开展合作进行了深入探讨。

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js333.com,(水产学院 张建新/文)

全球气候变化无时无刻不在改变着生物的生活环境,气候变化背景下的生物遗传多样性变化和适应性进化,是广受关注的科学问题。我国内蒙古高原东部达里诺尔湖是典型的高碱碳酸盐型半咸水湖泊,该湖瓦氏雅罗鱼种群与淡水种群不同,不仅可以耐受高碱环境,而且可以繁衍生长,成为仅存的数种鱼类之一,是研究在全球气候变化背景下硬骨鱼类应对高碱环境适应性进化的理想模式鱼类。解析相关遗传机制和分子机理,对培育适应盐碱水域的鱼类新品种,拓展水产养殖业发展空间具有非常重要的意义。

其实达里湖瓦氏雅罗鱼对高盐碱性水体的适应性并非个例,距离达里湖2千公里外的青藏高原上,我国最大的内陆湖泊-青海湖,同样是一座高盐碱性湖泊(含盐量达1.25%,全年PH维持在8.95-9.03之间)。而鲤形目裂腹鱼亚科的青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)就在这样的极端环境中生存,近期研究表明,同青藏高原上正常淡水湖泊中的近缘物种相比,青海湖裸鲤同样发生了一些列与瓦氏雅罗鱼类似的遗传机制适应性进化(Tong , et al. 2017; 衣晓飞等,2017)。通常我们把这种不同物种在相似的生存环境条件改变下,发生趋同性遗传进化的现象称为“趋同进化”。

日前,中国水产科学研究院生物技术研究中心联合厦门大学、院东海水产研究所、美国奥本大学等国内外多家科研单位,在国际分子进化领域顶级期刊《Molecular Biology and Evolution发表研究论文“Genomic basis of adaptive evolution: the survival of Amur ide (Leuciscus waleckii) in an extremely alkaline environment”,揭示硬骨鱼类在极端碱性环境下的基因组进化和适应性分子机制。

达里湖冬捕丰收

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现在你是不是很好奇?

该研究团队通过对达里诺尔湖瓦氏雅罗鱼的全基因组深度测序,完成了其全基因组精细图谱和精确注释,对来自达里诺尔湖碱性环境和乌苏里江淡水环境的瓦氏雅罗鱼进行了全基因组重测序和群体基因组分析,发现了极端碱性环境适应相关的基因或基因家族复制和扩张现象;通过对样本基因组遗传多态性扫描和比较分析,发现了一系列与硬骨鱼类极端碱性环境适应性相关的基因,功能分析表明参与了酸碱调节、离子转运、含氮废物排泄、胁迫应答等多种调控通路。研究结果从基因组水平上揭示了瓦氏雅罗鱼应对极端碱性环境的分子进化和遗传机制,为研究硬骨鱼类在气候变化背景下的极端环境适应性进化提供了重要参考,也为耐碱鱼类新品种选育提供必要的遗传学基础。

瓦氏雅罗鱼,图片来自网络

徐鹏厦门大学海洋与地球学院海洋生物科学与技术系教授,博士生导师,“万人计划”科技创新领军人才,国家优秀青年科学基金获得者。主要从事鱼类遗传学和遗传育种研究,研究工作聚焦在鱼类基因组学、种群遗传学、适应性进化、经济鱼类重要性状遗传解析、育种工具开发和基因组育种技术研究等方面。先后主持国家863计划重点项目课题、国家公益性行业科研专项课题、国家自然科学基金项目等多个国家级科研项目,先后获得国家科技进步二等奖、中国青年科技奖、茅以升北京青年科技奖、中国水产青年科技奖、福建省中青年科技领军人才等表彰。目前担任国际期刊《Frontiers in Genetics》副主编,《Marine Biotechnology》《GENE》和《PLoS ONE》编委。迄今已在《Nature Genetics》、《Molecular Biology and Evolution》等学术期刊发表论文130余篇。

高原碱水湖居民-青海湖裸鲤,图片来网络

孕育出了另一种人间美味:

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每年4-5月份狭窄的河道内挤满洄游的瓦氏雅罗鱼,图片来自网络

瓦氏雅罗鱼,

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其实辽阔的草原上星罗棋布的湖泊

达里诺尔湖,又称“达里湖”,地处海拔1,226米的内蒙古高原东部,面积约237平方千米,是典型的高碳酸盐型半咸水湖泊,湖水中含盐量达到5‰,PH高达9.6。这不仅导致达里湖水质滑腻,也使得绝大多数淡水鱼类无法在达里湖中正常生存。

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每年冬天,达里湖畔的居民都会聚集在冰封的湖面上,使用传统的技艺来进行规模浩大的冬捕,这一习俗已被评为“内蒙古自治区非物质文化遗产”。冬捕的渔民要在凌晨三四点就赶到冰面开始准备工作,宽25m,长300米的巨网通过事先打好的冰孔进入水下,通过3匹健硕的蒙古马拉动绞盘来收网,通常每一网都会收获满满,而冰面上零下30度的冰冷空气,会迅速锁住瓦氏雅罗鱼的鲜味,直至它成为一盘盘的珍馐美味。

其实,这都是生物适应性进化的结果。生物为了适应生存环境的改变,往往不得不做出遗传机制和生活习性上的改变。大量的地质证据和湖泊演化历史表明,达里诺尔湖在全新世晚期的数千年时间内,由于气候变化,淡水汇入日益减少,湖水蒸发量不断增加,快速从淡水湖泊演化为今天的高碱碳酸盐型半咸水湖泊。在湖泊演化过程中,作为半封闭水系,剧烈的环境变化对达里湖内的瓦氏雅罗鱼产生了强烈的自然选择。

瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii),俗称“华子鱼”,是鲤形目雅罗鱼亚科的重要成员,主要分布于我国东北、华北各水系,其中以内蒙古达里诺尔湖种群最为着名。

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焦香的烤全羊,浓烈的马奶酒

达里湖瓦氏雅罗鱼不仅因为其超强的盐碱耐受性而受到科学家的关注,凭借其鲜美的肉质,它也登上了《舌尖上的中国Ⅱ》的舞台。油炸,清蒸,红烧,各式各样的做法演绎出了无穷的美味。

去看看吧!

“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”,

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不过瓦氏雅罗鱼和一些鲫鱼却在这种极端的水体环境中演绎了生命的奇迹,并且这些达里湖的土着鱼类都以肉质鲜美而着称。这让我们不禁好奇,为什么瓦氏雅罗鱼可以适应如此极端的碱性环境并生存繁衍呢?

撰文/徐鹏

从达里湖到上游产卵地之间大约20公里的路程,需要耗费成年雅罗鱼大量的体力,在这漫长的征途中,除了要面对天敌的捕食,还要面临搁浅的危险,只有少数瓦氏雅罗鱼能够成功到达繁殖地,繁殖后代,实现种群的延续。幼鱼在淡水中孵化并生长数周后,又会回到饵料丰富但环境严苛的达里诺尔湖,延续传承数千年的生命奇迹。

不过,虽然瓦氏雅罗鱼能依靠这些遗传机制的适应性进化在碱性环境中生存,但这种环境并不利于瓦氏雅罗鱼的胚胎发育和鱼卵孵化,因此在每年4月冰雪消融之际,随着繁殖季节的到来,数以万计的瓦氏雅罗鱼会朔河而上,迁徙到上游的淡水河中产卵。同北美洲壮观的大马哈鱼洄游之旅一样,瓦氏雅罗鱼在繁殖季节的迁徙之路同样充满荆棘。

美丽的达里诺尔湖,图片来自网络

充满艰辛的迁徙之路

去过内蒙古的“吃货”一定会对

还曾登上《舌尖上的中国Ⅱ》。

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瓦氏雅罗鱼的适应性进化

留下深刻的印象。

近年来,随着瓦氏雅罗鱼人工育种与养殖技术的突破,越来越多的华子鱼走上了百姓的餐桌,这一适应了极端环境的草原鱼类不仅成为经济价值可观的淡水养殖品种,更是达里湖标志性的文化符号。

那就快跟着青年科学家徐鹏

通过与其他淡水环境中的瓦氏雅罗鱼种群比较基因组分析,我们发现达里湖瓦氏雅罗鱼中一系列与酸碱调节,离子转运,含氮废物排泄和胁迫应答等相关的基因都受到强烈的进化选择压力,发生了快速的遗传多态性变化和等位基因改变,部分与碳酸根离子相关的碳酸酐酶基因家族发生了成员扩张(Xu, et al. 2017)。正是这些基因组尺度的适应性改变,赋予了达里诺尔湖中的瓦氏雅罗鱼种群较强的盐碱耐受性状,得以在严酷的湖泊高碱环境中继续生存下去。

达里湖冬捕时正在拉动绞盘的蒙古马,图片于2019年1月拍摄于达里诺尔

但如果你以为

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草原盐碱湖泊孕育的生命奇迹

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