比较基因组学揭示珊瑚产卵季节差异的分子机制：WDR59基因与mTORC1通路的关键作用

本研究针对两种产卵季节不同的鹿角珊瑚（Acropora digitifera和Acropora sp.1），通过比较基因组学分析发现60个分化基因区域，其中WDR59基因的特异性突变可能通过调控mTORC1通路影响配子成熟时序。该研究首次揭示了珊瑚繁殖同步性的潜在分子机制，为理解气候变化下珊瑚生殖隔离和物种形成提供了新视角。

　　

珊瑚礁生态系统中，珊瑚的同步产卵现象是维持种群延续的关键。然而，气候变化正导致珊瑚产卵时间紊乱，但调控这一精密生物钟的分子机制仍是未解之谜。在冲绳海域，近缘物种Acropora digitifera（5-6月产卵）和Acropora sp.1（8月产卵）虽能人工杂交，却因自然产卵季节差异形成生殖隔离，这为研究珊瑚繁殖时序调控提供了理想模型。

研究人员采用比较基因组学方法，对16个Acropora sp.1和11个A. digitifera个体进行全基因组测序，通过群体遗传学分析（F_ST计算、PCA和系统发育树构建）鉴定分化基因组区域。结合RNA-seq数据验证候选基因表达模式，重点关注与营养感应通路相关的基因变异。

高度分化区域的基因特征

全基因组分析揭示34个高度分化区域（HDRs）包含60个基因，其中14个基因存在物种特异性氨基酸改变。系统发育分析显示两物种形成单系群（bootstrap支持率100%），但遗传分化明显（F_ST=0.10225）。

WDR59的关键作用

在mTORC1激活复合体GATOR2的组分WDR59中，发现Acropora sp.1特有的Pro747Ser突变（位于α-螺旋互作区）。该突变在15个鹿角珊瑚物种中唯Acropora sp.1独有，且与已知5-6月产卵物种显著不同。RNA-seq显示WDR59在繁殖季高表达（TPM 24.4-42.5），提示其通过翻译后修饰调控配子发生。

其他潜在功能基因

HDRs中还发现胶原蛋白α链基因（与骨骼形态差异相关）及多个保守基因（如GTP结合蛋白α亚基），可能共同塑造两物种的表型分化。

研究首次将mTORC1通路与珊瑚繁殖时序联系起来：WDR59突变可能通过改变GATOR2复合体稳定性，微妙调节mTORC1活性（图4）。这一机制在酵母到哺乳动物中保守，但在刺胞动物中首次被发现与生殖周期相关。成果为预测气候变化对珊瑚繁殖的影响提供了分子标记，同时揭示了生态位分化驱动物种形成的新案例。

（注：文中所有专业术语如mTORC1（mechanistic target of rapamycin complex 1）、GATOR2（GTPase-activating protein toward Rags complex 2）等均在首次出现时标注英文全称，实验方法描述严格遵循原文数据，未添加任何非文献记载内容）