浙江大学Cell Res发表基因组研究新成果

　　

生物通报道  来自浙江大学生命科学学院、深圳华大基因研究院的研究人员对濒危扬子鳄（Chinese alligator）进行了全基因组测序，并解析了它的潜水行为和一些独特特性的遗传基础。研究结果发表在8月6日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

论文的通讯作者是浙江大学生命科学学院的方盛国（Sheng-Guo Fang）教授，其主要从事濒危野生动物分子生态学、保护遗传学和繁殖生物学的研究。

鳄鱼（crocodilian）是迄今发现活着的最早和最原始的动物之一，它是在三叠纪至白垩纪的中生代（ 约两亿年前）由两栖类进化而来，延续至今仍是半水生且性情凶猛的爬行动物。能够长时间潜入水中是鳄鱼一个令人惊叹的特性。此外，鳄鱼在黎明和黄昏时最为活跃，这要求它必须具有强大的感官系统来侦察捕食者和猎物。

鳄鱼生活在沼泽、湖泊和河流中，在争夺配偶和巢穴的过程鳄鱼常常遭受严重的损伤。然而，它们似乎能够在水中快速愈合撕裂的伤口，人们认为它们具有非常强有力的免疫系统对抗微生物感染。此外，不同于其他的物种，鳄鱼没有性染色体，性别受到温度的控制。研究人员希望能够通过全基因组分析揭示鳄鱼的潜水、感官及免疫适应等的分子证据。

扬子鳄，是中国特有的一种鳄鱼，是世界上体型最细小的鳄鱼品种之一。它既是古老的，又是现在生存数量非常稀少、世界上濒临灭绝的爬行动物。在扬子鳄身上，至今还可以找到早先恐龙类爬行动物的许多特征。所以，人们称扬子鳄为“活化石”。扬子鳄对于人们研究古代爬行动物的兴衰和研究古地质学和生物的进化，都有重要意义。

在这篇文章中，研究人员报告了濒危扬子鳄的基因组序列，并描述了它的独特特征。利用新一代测序，他们生成了314 Gb的原始序列，获得了大小为2.3 Gb的基因组。利用从头（de novo）同源性RNA组合模型，研究人员预测出了扬子鳄基因组中总共2.22万个基因。揭示出扬子鳄长时间潜水行为的遗传基础，包括碳酸氢盐结合血红蛋白基因复制、普通磷酸盐结合氧运输与特殊的碳酸氢盐结合氧运输共同发挥作用，以及正选择能量代谢、碳酸氢铵排泄和心肌收缩等。

进一步，研究人员还阐明了扬子鳄强有力的感官系统，包括显著扩大的嗅受体库，快速进化的神经相关细胞元件和视觉感知，受到正选择的夜视力相关视蛋白和声音探测相关otopetrin蛋白。

研究人员还发现扬子鳄发育良好的免疫系统，具有相当数量的谱系特异性抗原递呈基因实现了适应性免疫，包含TRIM的C型凝集素（lectin）及嗜乳脂蛋白基因扩增实现了先天免疫，并且还有抗菌肽表达。多种荧光原位杂交证实，扬子鳄的3号染色体，编码了DMRT1，与鸡的Z染色体显示出显著的同线性。最后，种群史分析表明种群混合（population admixture）发生在60-105万年前，青海高原升高之时。

研究人员表示希望这些新研究数据，将有助于研究人员为濒危扬子鳄种群恢复计划设计出科学的人工饲养程序。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome analysis and signature discovery for diving and sensory properties of the endangered Chinese alligator

Crocodilians are diving reptiles that can hold their breath under water for long periods of time and are crepuscular animals with excellent sensory abilities. They comprise a sister lineage of birds and have no sex chromosome. Here we report the genome sequence of the endangered Chinese alligator (Alligator sinensis) and describe its unique features. The next-generation sequencing generated 314 Gb of raw sequence, yielding a genome size of 2.3 Gb. A total of 22 200 genes were predicted in Alligator sinensis using a de novo, homology- and RNA-based combined model……