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日前，由中國水產科學研究院黃海水產研究所聯合青島華大基因研究院、德國阿爾弗雷德?魏格納研究所、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織等機構組建的國際研究團隊，完成了迄今為止最大動物基因組參考序列——南極磷蝦基因組組裝，并揭示了南極磷蝦適應極端環境和群體歷史演化的分子基礎。北京時間3月3日，國際頂級學術期刊《細胞》(《Cell》)以“巨大高重復基因組圖譜繪制揭示了南極磷蝦環境適應機制及其群體演化歷史”為題，在線發表了該研究成果。

研究團隊利用新一代測序技術對南極磷蝦開展了高深度的基因組測序、組裝和分析，構建了迄今為止地球上最大的動物基因組參考序列，其大小為48Gb，約為人類基因組的16倍。研究發現南極磷蝦基因組中重復序列含量高達92.45%，這源于南極磷蝦基因組重復序列的兩次爆發式擴張，這也是目前為止已報道的基因組重復序列含量最高的物種。

在本研究中，研究人員對南極磷蝦應對極晝極夜等極端環境的適應性進行了研究。通過與果蠅和哺乳動物比較發現，雙反饋回路中的關鍵基因沒有缺失，而部分基因在夏季和冬季顯示出不同的表達水平，表明南極磷蝦已經進化出由晝夜節律系統控制的身體適應和行為模式。此外，在磷蝦基因組中鑒定到25個顯著擴張的基因家族中，有12個與南極磷蝦蛻殼或能量代謝相關，這表明南極磷蝦的相關基因為其適應極地特殊環境奠定了遺傳基礎。

為了探究南極磷蝦的群體特征，研究團隊在南冰洋4個南極磷蝦生物量較高的區域采集了75只，進行了群體遺傳學研究。結果發現，雖然分布在不同的區域，但南極磷蝦的遺傳序列組成沒有明顯區別，這就意味著不同地域群體之間沒有實質性差異。但是，南極磷蝦的遺傳分化仍會受其所在環境的影響。

南極磷蝦何以形成如此巨大的資源量?南極磷蝦資源量形成與積聚又經歷了怎樣的歷史演變過程?研究團隊通過對南極磷蝦群體演化歷史的分析發現，磷蝦的有效種群規模先在1000萬年前急劇減小，這與更新世期間冰期-間冰期氣候的劇烈波動相吻合;在10萬年前，南極磷蝦種群規模出現反彈，開始擴張，其原因可能是晚更新世期間較冷的溫度導致的海冰擴張，擴大了磷蝦的棲息地，進而出現了種群的擴張。

上述研究發現為海洋生物極端環境適應機制及其群體演化的深入解析提供了新的理論參考，也為南極磷蝦漁業資源的管理提供了理論依據，對于培育我國南極磷蝦這一海洋生物資源開發利用新興戰略產業、深度參與極地漁業國際治理具有重大意義。

關鍵詞： 南極磷蝦 重復序列 迄今為止 重大意義 反饋回路