日本齿指虾蛄、沟额脊尾枪虾和口虾蛄中与营养生态位分化相关的消化道形态及金属羧肽酶 M14 基因家族分化

《BMC Genomics》：Digestive tract morphology and metallocarboxypeptidase M14 gene family divergence associated with trophic niche differentiation in Odontodactylus japonicus, Lysiosquilla sulcirostris and Oratosquilla oratoria

　　

摘要

背景

口足类在适应性辐射过程中可能进化出了分歧的营养生态位，但支撑这种多样化的形态学和分子基础仍知之甚少。在此，我们整合了多水平显微观察与全长 (FL) 转录组数据，比较了 Odontodactylus japonicus、Lysiosquilla sulcirostris 和 Oratosquilla oratoria 之间的消化道形态和 金属羧肽酶 M14 (MCP M14) 特征。本研究中新生成了 L. sulcirostris 的全长转录组，而 O. japonicus 和 O. oratoria 的全长转录组则取自以前发布的数据集。

结果

观察到消化道形态存在显著的种间差异。O. oratoria 表现出最高密度的心胃刚毛和最窄的腺体过滤孔，而 L. sulcirostris 具有最厚的心胃壁和几丁质层以及最发达的幽门肌层。相比之下，O. japonicus 显示出最高的后肠绒毛高度和肝胰腺指数。使用新生成的 L. sulcirostris 全长转录组和以前发布的 O. japonicus 和 O. oratoria 数据集，我们在 O. japonicus 中鉴定出 45 个 MCP M14 序列，在 L. sulcirostris 中鉴定出 26 个，在 O. oratoria 中鉴定出 15 个。O. japonicus 和 L. sulcirostris 的 MCP M14 序列被归类为 M14A、M14B 和 M14D 亚家族，而仅在 O. oratoria 中检测到 M14A 序列。保守基序和序列分析表明整体结构保守，但亚家族组成和典型催化残基存在巨大变异。整合分析进一步揭示了不同的形态 - 分子特征，其中 O. japonicus 显示出更大的后肠绒毛发育和更广泛检测到的 MCP M14 序列集合，L. sulcirostris 显示出在机械食物处理方面的更大特化，而 O. oratoria 表现出更明显的过滤相关特征。

结论

这些发现表明，三种口足类的消化适应与消化道形态和 MCP M14 特征的特定组合相关，而不是整个消化系统的均匀变化。这种对比鲜明的形态 - 分子构型为理解口足类的营养生态位分化提供了整合基础。