央廣網(wǎng)青島10月13日消息（記者王偉）記者從中科院海洋所獲悉,，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊PLoS Biology13日在線刊發(fā)了由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所楊紅生研究員課題組和相建海、李富花研究員課題組主導(dǎo),，天津生物芯片技術(shù)公司,、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)等單位合作，由張曉軍,、孫麗娜,、袁劍波等青年科研人員為共同第一作者，協(xié)力完成的研究論文“The sea cucumber genome provides insights into morphological evolution and visceral regeneration”,。該研究首次完成了仿刺參Apostichopus japonicus（俗稱海參）的全基因組精細(xì)參考圖譜的繪制,，揭示了海參的特殊形態(tài)進(jìn)化與強(qiáng)大再生潛能的分子基礎(chǔ)。

海參屬于棘皮動(dòng)物,，是其中體型與形態(tài)最為特殊的種類,，且處于從無(wú)脊椎向脊椎動(dòng)物分化的獨(dú)特進(jìn)化地位，也是國(guó)內(nèi)外重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)物種,，具有極高的營(yíng)養(yǎng)與醫(yī)用價(jià)值,。在該研究中，研究人員利用Illumina和Pacbio測(cè)序平臺(tái)和優(yōu)化的組裝策略,，構(gòu)建了海參全基因組的精細(xì)圖譜,，ContigN50 達(dá)到190 KB, Scaffold N50達(dá)到486 KB,，編碼30,350個(gè)基因。分析發(fā)現(xiàn)了調(diào)控動(dòng)物關(guān)鍵進(jìn)化過(guò)程中脊索形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Brachyury基因的FGF基因在棘皮動(dòng)物中顯著收縮為1個(gè),，提示了棘皮動(dòng)物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中脊索,、咽鰓裂消失的潛在原因。海參的近親--海膽具有顯著,、發(fā)達(dá)的外骨骼，而海參外觀柔軟,，骨骼退化為細(xì)小的桌形體,，基因組解析發(fā)現(xiàn)它們都具有相對(duì)完整的骨骼發(fā)育通路，而不同之處在于海膽的礦化基因?yàn)?1個(gè),，海參縮減為7個(gè),，而且海參礦化基因在發(fā)育過(guò)程中低表達(dá)，這才是其骨骼顯著退化的根本原因,。

強(qiáng)大的再生潛能是棘皮動(dòng)物最顯著的特征之一,，該研究利用多組學(xué)方法揭示了海參超強(qiáng)再生能力的分子機(jī)制。該種海參在強(qiáng)烈環(huán)境脅迫下可以將體內(nèi)內(nèi)臟幾乎全部排出體外,，當(dāng)環(huán)境適宜后,，可在2-3周重新長(zhǎng)出功能完善的內(nèi)臟器官。研究揭示了海參再生特有的由11個(gè)基因串聯(lián)重復(fù)組成的PSP94-like基因簇和顯著擴(kuò)張成簇的fibrinogen-related protein (FREP)基因是海參具有超強(qiáng)再生能力的根本原因之一,。

該研究為組織器官再生機(jī)制與再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用,、棘皮動(dòng)物進(jìn)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(chǔ),。該研究得到國(guó)家863計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng),、國(guó)家自然科學(xué)基金,、鰲山科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的資助。