遺傳學(xué)研究揭示日本珍珠牡蠣背后的“分子指紋”
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：在日本，珍珠牡蠣是遺傳一種重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖動物，因?yàn)樗鼈兡苌a(chǎn)出美麗的學(xué)研珍珠，被用來制作項(xiàng)鏈、究揭耳環(huán)和戒指。示日在20世紀(jì)90年代初，本珍這個水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)每年帶來大約880億日元的珠牡收入。然而，蠣背在過去的分子指紋20年里，由于新的遺傳疾病和赤潮的聯(lián)合作用下，日本的學(xué)研珍珠產(chǎn)量從每年約70000公斤下降到只有20000公斤。
現(xiàn)在，究揭研究人員已經(jīng)構(gòu)建了一個高質(zhì)量的示日、染色體規(guī)模的本珍珍珠牡蠣基因組，他們希望可以用它來尋找有彈性的珠牡品系。這項(xiàng)研究是由沖繩科學(xué)與技術(shù)研究所（OIST）的科學(xué)家與其他一些研究機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行的，包括K. MIKIMOTO & CO., LTD、珍珠研究所和日本水產(chǎn)研究與教育機(jī)構(gòu)，最近發(fā)表在DNA研究雜志上。
"建立基因組是非常重要的，"兩位第一作者之一，OIST海洋基因組學(xué)部門的工作人員科學(xué)家竹內(nèi)嵩博士說。"基因組是一個生物體的全套基因--其中許多是生存所必需的。有了完整的基因序列，我們可以做許多實(shí)驗(yàn)，并回答圍繞免疫和珍珠如何形成的問題。"
2012年，竹內(nèi)博士和他的合作者發(fā)表了日本珍珠牡蠣（Pinctada fucata）的基因組草案，這是第一批組裝的軟體動物基因組之一。他們繼續(xù)進(jìn)行基因組測序，以建立一個更高質(zhì)量的、染色體規(guī)模的基因組裝配。
牡蠣的基因組由14對染色體組成，從父母雙方各繼承了一套。每對染色體的兩條染色體攜帶幾乎相同的基因，但如果多樣化的基因組合有利于它們的生存，就會有細(xì)微的差別。
傳統(tǒng)上，當(dāng)一個基因組被測序時，研究人員將這對染色體合并在一起。這對實(shí)驗(yàn)室動物很有效，因?yàn)樗鼈兊囊粚θ旧w之間通常有幾乎相同的遺傳信息。但是對于野生動物來說，一對染色體之間存在相當(dāng)數(shù)量的基因變異，這種方法會導(dǎo)致信息的損失。
在這項(xiàng)研究中，研究人員決定在對基因組測序時不合并染色體。相反，他們對兩套染色體進(jìn)行了測序--這是一種非常不常見的方法。事實(shí)上，這可能是第一個專注于海洋無脊椎動物的研究，使用這種方法。
由于珍珠牡蠣有14對染色體，因此它們總共有28條，OIST的研究人員藤江學(xué)和真弓川滿使用最先進(jìn)的技術(shù)對基因組進(jìn)行了排序。另一位第一作者，前OIST生態(tài)和進(jìn)化基因組學(xué)算法的博士后學(xué)者、現(xiàn)任職于東京大學(xué)的鈴木義彥博士和竹內(nèi)博士重建了所有28條染色體，并發(fā)現(xiàn)了一對染色體--第9對染色體之間的關(guān)鍵差異。值得注意的是，這些基因中有許多都與免疫力有關(guān)。
"一對染色體上的不同基因是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@些蛋白質(zhì)可以識別不同類型的傳染病，"竹內(nèi)博士說。
他指出，當(dāng)動物被養(yǎng)殖時，往往有一個品系有更高的存活率或產(chǎn)生更漂亮的珍珠。養(yǎng)殖者往往用這種品系繁殖兩只動物，但這導(dǎo)致了近親繁殖，減少了遺傳多樣性。研究人員發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)三個近親繁殖周期后，遺傳多樣性明顯減少。如果這種多樣性減少發(fā)生在與免疫力有關(guān)的基因的染色體區(qū)域，就會影響動物的免疫力。因此，保持水產(chǎn)養(yǎng)殖種群的基因組多樣性是很重要的。
這項(xiàng)研究得到了生物導(dǎo)向技術(shù)研究促進(jìn)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目的資助，這是一個關(guān)于下一代技術(shù)先進(jìn)研究和開發(fā)的特別計劃項(xiàng)目。
渡邊修吾教授（北里大學(xué)客座教授，東京大學(xué)名譽(yù)教授）的評論：
130年前，日本的御木本幸吉在世界范圍內(nèi)首次開發(fā)了養(yǎng)殖珍珠。即使在今天，它們?nèi)匀皇侨毡旧a(chǎn)的第二大出口海產(chǎn)品，僅次于扇貝。
然而，日本珍珠養(yǎng)殖的歷史一直是與養(yǎng)殖環(huán)境中的疾病作斗爭。1996年出現(xiàn)的紅色變色病造成的損害特別嚴(yán)重。日本的養(yǎng)殖珍珠的產(chǎn)量已經(jīng)明顯下降。近年來，由于病毒引起的疾病的傳播，珍珠養(yǎng)殖業(yè)再次面臨重大問題。
雖然疾病的原因和對策的細(xì)節(jié)尚未確定，但有學(xué)者指出，日本的珍珠養(yǎng)殖業(yè)可能由于近親繁殖具有優(yōu)良性狀的珍珠牡蠣而導(dǎo)致基因退化，從而難以應(yīng)對各種環(huán)境變化和病原體的出現(xiàn)。
這項(xiàng)研究的結(jié)果揭示了日本珍珠養(yǎng)殖的這一隱憂，并具有重要的工業(yè)意義。此外，許多參與免疫系統(tǒng)的基因也已被確定。這也為珍珠形成之謎本身提供了啟示，即為什么珍珠牡蠣可以形成珍珠層以應(yīng)對外部引入的異物。
由日本珍珠牡蠣生產(chǎn)的Akoya珍珠以其獨(dú)特和優(yōu)雅的光澤吸引了來自世界各地的人們，這在其他珍珠牡蠣品種生產(chǎn)的珍珠中是看不到的。本研究有望成為對這一特性進(jìn)行遺傳闡釋的開始。