钱培元教授研究组：首次破译深海青口基因组

来自香港浸会大学，香港科技大学的研究人员发表了题为“Adaptation to deep-sea chemosynthetic environments as revealed by mussel genomes”的文章，首次完成了总长为16.4亿碱基对的深海贻贝（俗称青口）基因组的测序和注释，这一基因组大学约为人类基因组的一半，这也是首次发表的深海海底大生物的基因组，结果将有助瞭解其他深海生物如管虫、蛤对深海极端环境的适应机制。

　　

生物通报道 香港浸会大学，香港科技大学的研究人员发表了题为“Adaptation to deep-sea chemosynthetic environments as revealed by mussel genomes”的文章，首次完成了总长为16.4亿碱基对的深海贻贝（俗称青口）基因组的测序和注释，这一基因组大学约为人类基因组的一半，这也是首次发表的深海海底大生物的基因组，结果将有助瞭解其他深海生物如管虫、蛤对深海极端环境的适应机制。

这一研究成果公布在Nature Ecology & Evolution杂志上，文章的通讯作者是香港科技大学钱培元教授，以及香港浸会大学邱建文博士。对于这项成果，钱教授表示，“对深海贻贝共生生存机制的分析有助将来对其它海洋生物如管虫、蛤甚至珊瑚的共生机制的研究。”

“蛟龙”号载人深潜器在2013年首次进入南海北部冷泉作业区开始下潜作业，这项研究所取得的深海贻贝就是邱建文博士参与此次考察时取得的生物样本。南海北部冷泉区虽然叫冷泉，但是不是真的“冷”。研究证明，冷泉的温度并不低于其所在海域海水的温度，甚至略高于该区域水温。其中的深海生物包括贻贝广泛分布在海底热泉和冷泉区，该处水压高、缺乏由光合作用产生的食物、温度变化大，并有大量的有毒物质，是非常极端的生存环境。由于缺乏深海生物的基因组资料，目前很难了解它们在极端的环境下的生存和适应机制。

在这篇文章中，研究人员比较了深海贻贝Bathymodiolus platifrons和从香港汀角区采集的浅水贻贝Modiolus philippinarum的基因特征。通过进化分析，他们发现现代的深海贻贝是浅海贻贝的后裔，它们的祖先约于1亿1千万年前移居到深海，成功度过了约5,700万年前因全球温度上升而造成的海洋底部缺氧导致的大灭绝事件。

此外，基因组比较显示深海贻贝基因家族有明显的扩增，而这些扩增可能与其对深海环境的适应有关。例如有稳定蛋白结构作用的热休克蛋白70家族，它们的扩增有助于修补深海生物在深海极端环境下蛋白质结构的损伤。另外，负责传送物质的ABC运输蛋白家族也有扩增，这能有利于深海贻贝透过鳃表皮细胞排出有毒物质。

研究人员还分析了免疫识别，内吞作用和细胞凋亡的基因家族，他们发现深海贻贝能维持鳃内化学自养共生细菌。通过对贻贝鳃进行蛋白质组学研究，研究人员证明了深海贻贝依靠甲烷营养共生细菌所合成养分，因此能在没有光合作用产物的环境中大量繁殖。

邱建文博士表示，“此次获得的基因组资源可促进深海生物的基因关联研究，有助于在资源丰富地区设立深海海洋保护区。”

作者简介：

钱培元教授，香港科技大学终身教授

主要经历

钱教授1982年毕业于青岛海洋大学，1991年在加拿大阿尔伯塔大学获得博士学位，1992年在加拿大著名的英属哥伦比亚大学从事博士后研究，1993年起在香港科技大学从事海洋生物学和生态学研究。

研究方向

钱教授主要从事海洋无脊椎动物幼虫生态学、海洋底栖无脊椎动物生态学，在环境因子对幼虫发育、附着和变态的影响以及幼虫对化学引诱剂和自然产物的响应方面具有很高的学术造诣和广泛的影响。目前主要从事影响海洋无脊椎幼虫附着的海洋微生物生物活性物质、污损生物及其防除、幼虫化学生态、水产养殖和海洋微生物分子生态学等方面的研究。

论文发表

在国际刊物发表高水平学术论文200余篇，获中国专利及美国专利10余项，在研经费数千万元。钱教授是Marine Ecology Progress Series等10本SCI刊物的编委或特约编委，曾受邀在众多大学和科研单位从事讲学活动。

原文标题：

Adaptation to deep-sea chemosynthetic environments as revealed by mussel genomes