由黃海水產(chǎn)研究所陳松林研究員帶領(lǐng)的研究組與上海海洋大學(xué)、德國維爾茨堡大學(xué)、葡萄牙阿爾加夫大學(xué)、深圳華大基因研究院等單位的科研人員聯(lián)合破譯了褐牙鲆全基因組序列，通過與半滑舌鰨全基因組比較分析，初步揭示了比目魚類變態(tài)發(fā)育的分子機(jī)制。該研究成果于2016年12月5日在《自然-遺傳》（Nature Genetics）雜志(IF=31.6)在線發(fā)表（doi:10.1038/ng.3732）。這是該團(tuán)隊(duì)繼2014年Nature Genetics、Genome Research之后，再次在基因組領(lǐng)域國際期刊發(fā)表高水平論文。
在該項(xiàng)研究中，科研人員對褐牙鲆開展了高深度基因組測序、組裝和分析，繪制了褐牙鲆染色體圖譜。通過與半滑舌鰨全基因組比較發(fā)現(xiàn)，盡管褐牙鲆和半滑舌鰨在七千萬年前就已經(jīng)開始分化，但是兩者的基因組存在高達(dá)85%的相似性，且有高達(dá)15,534個(gè)同源基因。通過比較基因組學(xué)分析，篩選到153個(gè)比目魚特異的基因家族、12個(gè)比目魚擴(kuò)張的基因家族以及106個(gè)比目魚的正選擇基因，這些基因、基因家族與細(xì)胞分裂和凋亡、眼睛大小調(diào)控、視網(wǎng)膜神經(jīng)遞質(zhì)、軟骨重構(gòu)、體軸發(fā)育、甲狀腺激素、視黃酸信號通路以及光傳導(dǎo)通路等比目魚變態(tài)過程中的生理和形態(tài)學(xué)變化密切相關(guān)。
利用褐牙鲆和半滑舌鰨變態(tài)發(fā)育不同時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組測序，篩選到2,307個(gè)差異表達(dá)的直系同源基因，其中包括21個(gè)甲狀腺激素信號通路基因以及9個(gè)視黃酸信號通路基因。通過甲狀腺激素合成抑制劑抑制實(shí)驗(yàn)以及視黃酸注射實(shí)驗(yàn)表明，視黃酸通過干擾甲狀腺激素對視黃酸受體/甲狀腺激素受體形成的異二聚體作用而抑制眼睛移動(dòng)，揭示了褐牙鲆眼睛的移動(dòng)受到甲狀腺激素和視黃酸信號通路的拮抗調(diào)控。
利用液相色譜和串聯(lián)質(zhì)譜法檢測顯示褐牙鲆兩側(cè)皮膚視黃酸濃度存在顯著差異，并且視黃酸注射可以顯著增加皮膚中色素細(xì)胞的數(shù)量，表明視黃酸在比目魚體色不對稱發(fā)育中也起到重要調(diào)控作用。尤為有意思的是光傳導(dǎo)通路上的視蛋白在比目魚皮膚上也有表達(dá)。在不同波長光照射下，隨著比目魚在變態(tài)過程中身體逐漸發(fā)生扭轉(zhuǎn)，有眼側(cè)皮膚的藍(lán)光視蛋白可以接受更多的光照，導(dǎo)致體表視黃酸的合成，誘導(dǎo)成體型色素細(xì)胞分化；而無眼側(cè)皮膚由于光照較少，導(dǎo)致該體側(cè)不能形成大量黑色素細(xì)胞，從而首次揭示了比目魚體色左右不對稱的形成機(jī)制。
比目魚基因組及變態(tài)發(fā)育分子機(jī)制的解析不僅為達(dá)爾文進(jìn)化論關(guān)于不對稱的進(jìn)化起源提供了新的注解，為理解脊椎動(dòng)物形態(tài)發(fā)育提供了新的線索，同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中為防止比目魚發(fā)生變態(tài)異常以及白化現(xiàn)象具有重要的指導(dǎo)意義。
邵長偉、鮑寶龍、謝志遠(yuǎn)、陳新頁、李波、賈曉東為該論文的共同第一作者，陳松林、Manfred Schartl, 王清印、Deborah Power為該論文的共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技部863計(jì)劃項(xiàng)目、山東省泰山學(xué)者項(xiàng)目、上海高校東方學(xué)者項(xiàng)目等的資助。
