中科院海洋所破译海参基因组

10月13日，国际学术期刊《公共科学图书馆生物学》在网上发表，由中国科学院海洋研究所的杨洪生研究团队、向建海和李富华研究团队牵头，天津生物芯片技术公司和加拿大纽芬兰纪念大学协办，张笑君、孙丽娜和袁建波的年轻研究人员担任合著者。共同完成的研究论文“海洋康伯基因组提供了对形态进化和访问的见解”。本研究首次完成了仿刺参(俗称海参)全基因组的作图，揭示了海参特殊形态进化和强大再生潜力的分子基础。

海参属于棘皮动物，是形态最特殊的物种之一，处于无脊椎动物向脊椎动物分化的独特进化位置。它也是国内外重要的海洋经济物种，具有极高的营养和药用价值。在这项研究中，研究人员使用Illumina和Pacbio测序平台和优化的组装策略构建了海参全基因组的精细图谱。接触50达到190千字节，支架50达到486千字节，编码30，350个基因。分析发现，在动物关键进化过程中调节脊索形成的关键转录因子——短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短尾短海胆是海参的近亲，外骨骼非常发达，而海参外表柔软，骨骼退化成一个小的桌状体。基因组分析显示它们都有相对完整的骨骼发育路径。不同之处在于海胆有31个矿化基因，海参已减少到7个，海参矿化基因在发育过程中表达不佳，这是其骨骼显著退化的根本原因。

强烈的再生潜力是棘皮动物最突出的特征之一。本研究采用多组方法揭示了海参超再生能力的分子机制。在强烈的环境压力下，海参可以将几乎所有的内脏排出体外，当环境适宜时，它可以在2-3周内再生出功能齐全的内脏。研究表明，海参再生特有的由11个串联重复的基因组成的类PSP94基因簇和显著扩增成簇的纤维蛋白原相关蛋白(FREP)基因是海参超再生能力的根本原因之一。

该研究为组织器官再生机制、再生医学应用、棘皮动物进化等研究提供了范式，也为海参遗传育种提供了完整而重要的理论依据。该研究得到了国家863计划、中国科学院试点项目、国家自然科学基金和鳌山科技创新计划的支持。