小黃魚(yú)基因組特征 課題組供圖

小黃魚(yú)和大黃魚(yú)的種群結(jié)構(gòu)和種群動(dòng)態(tài)歷史 課題組供圖

小黃魚(yú)和大黃魚(yú)基因組異質(zhì)性分化分布圖 課題組供圖

近日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所、新加坡淡馬錫生命科學(xué)研究院和中山大學(xué)等單位在大黃魚(yú)、小黃魚(yú)的景觀基因組學(xué)研究取得重要進(jìn)展，該成果發(fā)表在生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)期刊《分子生態(tài)學(xué)》。

大黃魚(yú)和小黃魚(yú)是石首魚(yú)科黃魚(yú)屬僅有的兩個(gè)姊妹種，為西北太平洋特有漁業(yè)資源，曾與帶魚(yú)和烏賊一起被譽(yù)為“我國(guó)著名四大海產(chǎn)”，在我國(guó)海洋捕撈業(yè)中占有重要地位。

據(jù)了解，大黃魚(yú)和小黃魚(yú)的自然分布海域 不盡相同，大黃魚(yú)主要分布在東海和南海，而小黃魚(yú)則主要分布在渤黃海和東海，這對(duì)姊妹種在東海具有重疊分布區(qū)域；兩個(gè)物種的體型、產(chǎn)卵洄游路線(xiàn)和越冬場(chǎng)等種群生物學(xué)特征迥異，但彼此在東海北部的產(chǎn)卵時(shí)間、產(chǎn)卵場(chǎng)和育幼場(chǎng)卻有重疊。

該團(tuán)隊(duì)的早期研究證明，這兩個(gè)姊妹種在更新世冰川時(shí)期發(fā)生分離，其分離所在為分別位于東海和南海的兩個(gè)避難所。冰川消退后，兩個(gè)物種都經(jīng)歷了快速擴(kuò)張和部分接觸，并適應(yīng)了多樣化的環(huán)境條件，例如產(chǎn)卵溫度和鹽度。

該團(tuán)隊(duì)在重疊分布區(qū)域觀察到兩個(gè)物種的種群混合現(xiàn)象，基于此，研究團(tuán)隊(duì)提出了黃魚(yú)屬的種化可能遵循二次接觸的物種形成模型假說(shuō)，為此，開(kāi)展這對(duì)姊妹種在演化動(dòng)力影響下的等位基因改變和分布模式研究，可望揭示小黃魚(yú)與大黃魚(yú)基因組的異質(zhì)性分化景觀及其進(jìn)化機(jī)制。

該研究采用三代PacBio和二代Illumina平臺(tái)完成小黃魚(yú)基因組測(cè)序，并利用遺傳連鎖圖譜將基因組組裝至染色體水平。基因組大小為653 Mb，蛋白編碼基因24,625個(gè)，基因組完整度達(dá)到97%以上。高質(zhì)量染色體水平基因組圖譜的繪制為小黃魚(yú)的種群遺傳學(xué)研究以及基因組育種工作提供了重要的遺傳資源。

闡明基因組異質(zhì)性分化及其機(jī)制是進(jìn)化生物學(xué)的重要研究命題。該團(tuán)隊(duì)從物種分化的景觀基因組學(xué)角度，解析了小黃魚(yú)和大黃魚(yú)的演化機(jī)制。結(jié)果表明：兩個(gè)物種的分化是在二次接觸下發(fā)生的，差異漸滲和連鎖選擇可能參與了基因組的異質(zhì)性分化；基因組島的重組率較低，種間遺傳多樣性和重組景觀都相對(duì)較好地保持，說(shuō)明低重組區(qū)域的連鎖選擇在兩個(gè)物種祖先譜系的異質(zhì)性分化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用；分化指數(shù)(Fst)與絕對(duì)序列分化(Dxy)正相關(guān)，并且在基因組島中Dxy升高，表明基因組的分化格局不只是由連鎖選擇造成的。此外，研究發(fā)現(xiàn)，高度分化區(qū)域中基因流受限，也可能重塑了基因組異質(zhì)性分化的格局。

論文作者為王樂(lè)、柳淑芳、楊揚(yáng)、蒙子寧、莊志猛，分別來(lái)自新加坡淡馬錫生命科學(xué)研究院、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所、中山大學(xué)等單位。此項(xiàng)工作得到青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。

論文相關(guān)信息：https://doi.org/10.1111/mec.16693