中国学者最新Nature Genetics文章：破译又一关键基因组

　　

生物通报道：来自中国水产科学研究院黄海水产研究所等处的研究人员发表了题为“The genome and transcriptome of Japanese flounder provide insights into flatfish asymmetry”的文章，破译了日本牙鲆（Japanese flounder）的基因组与转录组，为解释比目鱼的不对称性提供了新的观点。

这一研究成果公布在12月5日的Nature Genetics杂志上，文章的通讯作者分别是黄海水产研究所陈松林（Songlin Chen）研究员，王清印（Qingyin Wang），以及德国维尔茨堡大学的Manfred Schartl，上海海洋大学的Deborah M Power。陈松林研究员现任中国水产科学研究院水产生物技术领域首席科学家，黄海水产研究所二级研究员，水产基因组和细胞工程研究室主任，兼任中国水产学会水产生物技术专业委员会主任，山东省泰山学者特聘专家，主要从事鱼类精子和胚胎冷冻保存、细胞培养、基因资源发掘、性别控制和分子育种等研究。

牙鲆俗称比目鱼，是冷水性底栖鱼类，这类动物具有极不对称的身体形态。在发育过程中，比目鱼的一只眼睛会迁移到头骨的一侧，这个过程伴随着范围广泛的颅面转换，和不平衡身体色素的同步发育，科学家们一直都不清楚这个过程的发育机理。

2014年，陈松林研究组报道了半滑舌鳎全基因组精细图谱，这是世界上首个测序完成的比目鱼基因组图谱，研究人员对半滑舌鳎雌雄鱼分别进行高深度全基因组从头测序、组装和分析，发现半滑舌鳎性染色体进化十分快速。这项研究对解析鲆鲽鱼类性别决定、生长、生殖发育、免疫抗病、变态、生态适应等重要性状的分子机制具有重要意义。

在此基础上，最新研究通过比对分析两种比目鱼的基因组与转录组，发现了甲状腺激素和视黄酸信号转导，以及光换能(phototransduction)过程在这个发育进程中的重要作用。

研究表明，视黄酸是构建不对称色素沉着的关键所在，这个作用因子能通过与甲状腺激素的交流，调控眼睛的迁移。而且令研究人员感到惊讶的是，皮肤光换能途径中出现了视蛋白的表达，引发了光照差异，导致视黄酸梯度产生，形成不对称。

解析这一独特发育过程的遗传基础不仅回答了关于不对称发育的进化起源问题，而且也为了解脊椎动物身体形态调控提供了新的观点。

（生物通：张迪）

作者简介：

陈松林，男，博士，研究员，博士生导师。现任中国水产科学研究院水产生物技术领域首席科学家，黄海水产研究所二级研究员，水产基因组和细胞工程研究室主任，兼任中国水产学会水产生物技术专业委员会主任，山东省泰山学者特聘专家，国际刊物《Mar Biotechnol》编委。主要从事鱼类精子和胚胎冷冻保存、细胞培养、基因资源发掘、性别控制和分子育种等研究。曾获第三届中国青年科技奖、国务院特殊津贴、山东省和农业部有突出贡献中青年专家等荣誉奖励。

原文摘要：

The genome and transcriptome of Japanese flounder provide insights into flatfish asymmetry

Flatfish have the most extreme asymmetric body morphology of vertebrates. During metamorphosis, one eye migrates to the contralateral side of the skull, and this migration is accompanied by extensive craniofacial transformations and simultaneous development of lopsided body pigmentation1, 2, 3, 4, 5. The evolution of this developmental and physiological innovation remains enigmatic. Comparative genomics of two flatfish and transcriptomic analyses during metamorphosis point to a role for thyroid hormone and retinoic acid signaling, as well as phototransduction pathways. We demonstrate that retinoic acid is critical in establishing asymmetric pigmentation and, via cross-talk with thyroid hormones, in modulating eye migration. The unexpected expression of the visual opsins from the phototransduction pathway in the skin translates illumination differences and generates retinoic acid gradients that underlie the generation of asymmetry. Identifying the genetic underpinning of this unique developmental process answers long-standing questions about the evolutionary origin of asymmetry, but it also provides insight into the mechanisms that control body shape in vertebrates.