近日，中科院海洋研究所首次完成了海參（學名仿刺參）的全基因組精細參考圖譜的繪制。這是國際上首次完成的海參基因組圖譜，也是繼海膽和海星之后發表的第三個棘皮動物基因組圖譜。這項研究成果對海參基礎生物學和遺傳育種研究具有重要科學意義，也將對我國海參產業發展產生重要的推動作用。
全基因組序列的成功破譯作為對海參認知創新的里程碑，將為海參的繁殖發育、免疫調控、營養代謝、遺傳解析提供重要理論基礎，為我國海參產業健康可持續發展提供有力科技支撐。仿刺參基因組的測序和發表是海參分子生物學基礎研究的一個起點，通過后續的不斷改進和深入挖掘，科研人員將對海參生命過程的了解會越來越深刻。下一步，科研人員將對重要功能基因進行深度驗證，解析經濟性狀形成的分子機理，開展海參基因組育種和基因產品開發，促進海洋生物基因資源的開發和利用。
中科院海洋研究所養殖行為實驗室
水產生物研究已進入基因組時代
“海參是一種海珍品，具有重要的營養和醫用價值，近年來海參的養殖產業發展速度很快，產值近300億元?；蚪M育種是未來育種的主流發展方向，科學家們一直在思考并努力嘗試將基因組學應用于海參的遺傳改良研究”。海參基因組計劃團隊成員，中科院海洋研究所研究員張曉軍表示，“近兩年，針對我國海參養殖業面臨育苗變態困難、成活率低下、養殖病害嚴重、種質退化、品質欠佳等一系列問題，研究人員共同開展了海參基因組學研究，通過海參基因信息的全面破譯，在特殊生命現象的剖析、重要經濟性狀的分子解析、基因資源挖掘與利用、物種進化等多個領域的開展深入研究”。
目前，已有多個重要的水產養殖物種基因組得到破譯，大部分是我國的科學家完成的，比如牡蠣、鯉魚、舌鰨、海帶、牙鲆、扇貝等，我國水產生物研究進入基因組時代，同時也推動了我國水產基礎研究處于世界前列。
全基因組精細參考圖譜繪制用的仿刺參
疑難問題可通過基因組得出答案
基因組中包含著生物全部遺傳信息，全基因組測序對全面了解一個物種的基因組成、基因調控、分子進化、遺傳育種等方面有著非常重要的意義。在此之前，世界范圍內對海參基因組的了解都很少，研究基礎薄弱。
“全基因組的測定使海參的分子育種有了遺傳學基礎，我們可以在它的全部遺傳序列信息中尋找高產、抗病或高品質的基因或者分子標簽，這樣就可以大大提高遺傳改良的效率。解析基因組后，我們就可以知道哪些基因是耐熱的、生長力更強的，這樣就可以節省育種時間” 。海參基因組計劃團隊的另一位成員，中科院海洋所副研究員孫麗娜告訴記者，“傳統的育種方法是用主觀意識去判斷，哪個海參的性狀更優良。但上一代耐熱不代表下一代也一定耐熱，最核心的還是在于遺傳物質的改變。很多問題都可以通過基因解析得到答案。比如紫色海參的抗逆性為什么會優于青色海參，這些問題都需要以基因組為基礎開展研究。”
全基因組精細參考圖譜繪制用的仿刺參
為再生醫學應用提供了研究線索
海參基因組的破譯，為生物學和物種進化研究指明了新的認知方向。據孫麗娜介紹，“海參如今面臨從無脊椎動物向有脊椎動物進化的相對關鍵節點。海參身體柔軟，而海參的近親——海膽外骨骼發達，之前不知道為什么海參骨骼發生了退化。通過基因組解析我們發現海參和海膽都具有相對完整的骨骼發育系統，但海參在進化過程種丟掉了某些基因，這有助于找到海參骨骼顯著退化的根本原因” 。
在自然界的動物中，強大的再生潛能是棘皮動物最顯著的特征之一，海參可以吐臟和再生這一特性是很特殊的。海參仿刺參在強烈環境脅迫下可以將體內內臟幾乎全部排出體外，當環境適宜后，可在2——3周重新長出功能完善的內臟器官。該研究利用多組學方法揭示了海參超強再生能力的分子機制。“基因組研究為組織器官再生機制與再生醫學應用、棘皮動物進化等研究提供了范式，也為海參遺傳選育提供了完整、重要的理論基礎。”張曉軍表示，“同時，我們還發現了很多海參皂苷合成的代謝通路基因，以及海參多糖和多肽等相關基因，正是這些物質使海參具有突出的滋補與保健功能。對這些基因的研究可以讓我們進一步深入了解和開發海參的營養和藥用價值。”
記者 李倚慰
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