研究发现简单重复序列对虾适应性进化的关键作用

  3月9日，记者从中国科学院海洋研究所获悉，由该所李富花课题组主导完成的科研论文《简单重复序列促进对虾基因组可塑性和适应性进化》在Nature子刊《通讯-生物学》（《Communications Biology》）在线发表。该研究成果为阐明生物体内SSR的功能和甲壳动物对环境的适应进化研究提供了新的线索，也为对虾基因组育种和分子改良提供了重要的理论基础和数据支撑。

中科院海洋所袁剑波副研究员和张晓军研究员、南开大学王敏教授为文章共同第一作者。中科院海洋所李富花研究员和相建海研究员、南开大学冯露教授为文章通讯作者。

该研究针对简单重复序列（simple sequence repeat, SSR）在对虾基因组内呈爆发式扩张的现象，首次提出SSR在基因组内急速扩张的新机制，揭示了SSR在对虾基因组的可塑性和适应性进化过程中的关键作用。李富花介绍，SSR是由1-6个碱基串联重复多次形成，在所有已测基因组物种中含量普遍较低（仅约1%左右），而且它们通常被认为是没有功能的，属于基因组上的“垃圾DNA”。然而，该课题组前期研究发现凡纳滨对虾基因组SSR含量竟高达23.93%，引发了研究人员对于SSR在对虾进化中的功能及作用机制的浓厚兴趣。

李富华表示，为了探究SSR的分布特征和功能，研究人员完成了另一种对虾——中国明对虾的全基因组测序和组装，并基于Hi-C测序，构建了凡纳滨对虾和中国明对虾染色体水平的基因组图谱。通过比较基因组学分析，推断SSR的爆发式扩张发生在对虾的祖先基因组上，而SSR的特异性扩张也出现在不同对虾分化之后。SSR的扩张事件也与生物大灭绝事件后对虾的快速进化时间一致，提示了SSR在对虾适应性进化过程中的关键作用。

李富华说，本研究首次发现SSR爆发式扩张的新机制，与传统认为的复制滑动突变模型不同，研究人员发现对虾SSR的爆发式扩张主要与转座元件的携带有关，并进一步鉴定出近期活跃的转座元件，推断其仍具有携带SSR扩张的潜能。本研究发现SSR在对虾基因组可塑性和环境适应中具有重要作用，高密度的SSR分布引起对虾染色体内大规模基因组重排。