教學周
2022年9月22日,,南昌大學生命科學學院洪一江教授團隊在《科學進展》上發(fā)表題為“The?genetic?architecture?of?phenotypic?diversity?in?the?Betta?fish?(Betta?splendens)”的重要研究論文。該項工作歷時5年,,主要圍繞風靡全球的一種小型觀賞魚——暹羅斗魚,,通過開展群體遺傳學與全基因組關(guān)聯(lián)分析,,闡明了暹羅斗魚復雜的馴化歷史和表型多樣性的遺傳基礎(chǔ)。
下班路上的好奇促成了這個課題
“這個課題首先是基于個人興趣,,然后基于科學問題導向,。”南昌大學生命科學學院教授洪一江介紹說,,該項目最早源自團隊青年教師張萬昌2017年在新加坡國立大學開展魚類遺傳育種博士后研究期間,。
在張萬昌每天前往所在實驗室的路上,遍布了許多小型水族商店,。每天下班或者一到周末,,他就在水族店里駐足欣賞這些來自世界各地的特色觀賞魚,但隨之在他的腦海中就產(chǎn)生了一系列科學問題,,為什么現(xiàn)在有這么多品種的暹羅斗魚,,它們是不是都是野生暹羅斗魚馴化后的品種?控制這些特色表型的基因是什么,,形成的分子機理是怎么樣的,?但是張萬昌未能在新加坡實現(xiàn)這些想法。2018年回國后,,他加入了南昌大學生命科學學院洪一江教授課題組,,當他第一次和洪一江匯報暹羅斗魚的想法后,洪一江就決定在實驗室開展這項工作,。
洪一江解釋道:觀賞魚產(chǎn)業(yè)是我國休閑漁業(yè)的重要組成部分,,從2003年產(chǎn)值不足5億元,已上升至2019年的85.19億元。我國觀賞魚產(chǎn)業(yè)作為新興行業(yè),,具有巨大的發(fā)展空間,,市場前景廣闊。暹羅斗魚原產(chǎn)于東南亞,,以其五彩斑斕的體色,、變化多端的體型以及兇悍好斗的性格而聞名,作為一種小型觀賞魚,,形成了如此眾多的表型性狀,,究竟是什么類型的分子突變,作用在哪一個(些)基因上從而導致暹羅斗魚這些表型的形成,,其分子調(diào)控機制是什么,,這些問題都有待進一步闡明。
斗魚在漫長馴化歷史中形成多樣表型
要研究決定暹羅斗魚表型的基因,,首先必須要有高質(zhì)量的參考基因組,。研究團隊是如何對斗魚的基因進行重測序的?
據(jù)悉,,洪一江及其團隊采用了多種測序策略與輔助組裝工作流程來構(gòu)建暹羅斗魚高質(zhì)量染色體水平基因組,,最終組裝的基因組大小為451.29?Mb。這些都是用在人類構(gòu)建最新高質(zhì)量參考基因組上的前沿生物技術(shù),。在獲得暹羅斗魚高質(zhì)量的參考基因組之后,,張萬昌與泰國研究人員合作,收集了700多條代表不同表型的個體,,提取每一條魚的DNA,,并利用Illumina平臺開展重測序工作,獲得了每個個體的大量測序結(jié)果,,這些測序結(jié)果都被定位到暹羅斗魚的參考基因組上,,最終獲得了700多個個體總共約2000萬個變異位點。
洪一江告訴科技日報記者,,暹羅斗魚最早被馴化要追溯到1000年前左右,,那一時期對應(yīng)的是我國的宋朝時期。我國觀賞魚的國粹—金魚,,也是在幾乎同一時期開始被馴化的,,當時民間也還盛行玩鳥獸、斗蟋蟀等傳統(tǒng),?!板吡_斗魚最早是被馴化用于類似斗雞的賭博比賽當中,形成了—搏擊斗魚,。但在馴化過程中,,由于變異的作用,,先后形成了在鰭條表型相異的馬尾斗魚、半月斗魚,、獅王斗魚,,在體型大小上的變異體—巨斗,在體色上面的變異體,,例如純色將軍斗魚和馬賽克色將軍斗魚,。”洪一江說,,由于這些有特色的變異體在水族商店十分有市場,,價格比普通斗魚也要高,所以一直被當?shù)氐挠N人員保留著,。
為篩選相關(guān)靶點藥物提供了良好研究模型
“暹羅斗魚的研究材料為進一步挖掘相關(guān)功能基因提供了天然的研究模型,,是極具科研價值的遺傳學,、基因組學,、發(fā)育生物學和神經(jīng)生物學研究材料?!焙橐唤榻B說,,斑馬魚是當前最為流行的模式生物之一。為了研究脊椎動物的形態(tài)和行為學發(fā)生機制,,研究人員通常是利用不同方法使斑馬魚產(chǎn)生變異,,比如鰭條變長、體型變化,、體色變化等,,然后再來研究導致該變異的功能基因及其機制。但是,,暹羅斗魚經(jīng)過多年的馴化,,已經(jīng)形成了眾多的表型變異,這為研究脊椎動物形態(tài)學發(fā)生提供了天然的基礎(chǔ)材料,。
暹羅斗魚基因組大小為斑馬魚的1/4,、小鼠的1/7,這極大縮減了遺傳學研究和分子克隆的成本,,也沒有斑馬魚基因組復雜的重復序列特征,。此外,暹羅斗魚最顯著的特征就是打斗,,但打斗是涉及遺傳學,、神經(jīng)生物學、內(nèi)分泌學,、組織生理學等學科的復雜性狀,,而暹羅斗魚正是提供了這一研究模型,。
“從我們的初步研究結(jié)果來看,專門用于打斗的搏擊斗魚中,,某些涉及神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控的基因受到強烈選擇,,部分受選擇基因在小鼠和人類研究中和精神疾病如精神分裂癥、雙向性格障礙,、易怒等疾病相關(guān),。”洪一江說,,這也為將來研究這些疾病篩選相關(guān)靶點藥物提供了很好的研究模型,。
原文鏈接:南昌大學科研團隊解析了暹羅斗魚復雜的馴化歷史-中國科技網(wǎng) (stdaily.com)
編 輯:付雨軒
責任編輯:曾 慧
Copyright (c) 2014-2022 Nanchang University. All Rights Reserved.贛ICP備20001624號-1網(wǎng)備36010802000198號