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科学家完成南极磷虾基因组图谱破译

中国水产科学研究院黄海水产研究所海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室联合青岛华大基因研究院等机构，日前在南极磷虾超大基因组组装、极端环境适应和群体历史演化研究方面取得突破性进展。相关研究成果已于北京时间2日被国际知名学术刊物《细胞》正式在线发表。

种群规模庞大的南极磷虾，是人类重要的蛋白质储存库和战略资源，在南极生态系统的物质和营养运输过程中发挥着关键作用，也是南大洋生态系统生物和功能多样性的关键物种。但由于其超大且复杂的基因组结构特征，南极磷虾的繁衍与生存之谜，一直未有明确答案。

此次来自中国、德国、澳大利亚、意大利等国的科研人员，在中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛华大基因研究院主导下，利用新一代测序技术对南极磷虾开展了高深度的基因组测序、组装和分析，最终得到了48Gb的超大动物基因组。这一数量约为人类基因组的16倍。

科研人员还发现在南极磷虾进化过程中经历了两次基因组爆发式扩张。相较其他甲壳类生物，其基因组重复序列含量达92.45%，也远超科学界进行过类似研究的物种。

在进一步研究中，科研人员完善了南极磷虾生物钟的双反馈回路，发现南极磷虾已进化出由昼夜节律系统控制的身体适应和行为模式，相关基因也已为适应极地生存特殊环境奠定遗传基础。

采集自不同区域的南极磷虾样本，具有较高的遗传连通性，地理群体之间没有实质性差异。在群体历史演化的研究上，科研团队发现南极磷虾的有效种群大小先在1000万年前急剧减少、又在10万年前出现反弹扩张。前者与当时气候的剧烈波动和南大洋温度的整体下降相吻合，后者或因较冷的温度拓展了海冰面积、扩大了磷虾栖息地，进而推动种群的扩张。

“这些成果通过基因组学和群体遗传学的深入分析，为海洋生物极端环境适应机制及其群体演化的深入解析提供了新的理论参考, 为生物多样性保护及后续海洋生物群体遗传学研究提供了实质性借鉴。”中国科学院海洋研究所研究员张琳琳说。

本期高级编辑 周玉华