近日，5123导航、海洋与地球学院柯才焕教授课题组在Environmental Science & Technology期刊上发表题为“Divergent carry-over effects of hypoxia during the early development of abalone”的研究论文。该研究发现胚胎期低氧暴露可以增强皱纹盘鲍（Haliotis discus hannai）在稚鲍期的低氧耐受力，并通过群体遗传学和转录组学等方法初步揭示了这种表型差异的遗传和表观调控机制，为鲍低氧耐受新品种选育提供新的思路，也为理解海洋无脊椎动物如何应对多变环境提供新的视角。
图1 胚胎期低氧暴露对鲍的延滞效应示意图
鲍是鲍属（Haliotis）物种的统称，其肉质鲜美、营养丰富，是全球广泛养殖的海产经济贝类。我国是世界最大的鲍养殖国，福建是我国的养殖鲍主产区，但夏季养殖鲍大规模死亡事件仍在严重制约南方鲍养殖产业的可持续发展，其中频繁的低氧事件是养殖鲍夏季大量死亡的重要诱因之一。通过鲍性状遗传改良以提高其低氧耐受力是解决夏季养殖鲍大规模死亡的有效途径之一，然而迄今对鲍在低氧胁迫下适应机制知之甚少。
在生物学领域，生物在某一生命阶段经历的环境条件（包括食物限制、盐度变化、低氧、酸化、高温等）可以使其在后期生命阶段的发育和适应能力发生改变，从而影响种群动态，这被称为延滞效应（carry-over effect）。受此启发，本研究认为利用环境胁迫的延滞效应进行鲍的低氧耐受性状遗传改良是值得探索的新思路。
本研究以当前中国的主养鲍种皱纹盘鲍为研究对象，开展了鲍胚胎期低氧暴露、稚鲍期低氧耐受性状测评和海上养殖性能测评、幼体选择信号分析和LncRNA-mRNA调控分析，成果如下：胚胎期经低氧暴露的稚鲍在持续低氧胁迫下的存活率、低氧耐受力均显著提高，而在高温低氧期的生长有所减缓，充分体现鲍胚胎期低氧暴露而产生的延滞效应。胚胎期低氧暴露对鲍有一定的遗传分化作用，组学分析结果表明在低氧暴露条件下受强选择的基因主要参与MAPK和mTOR等信号转导、自噬、细胞凋亡、激素调节等生物学过程。LncRNA-mRNA调控网络参与DNA复制和修复、信号转导、心肌活性和激素调节等生物学过程，在调节胚胎期低氧暴露的延滞效应中发挥重要功能。
图2 遗传分化和表观调控在鲍低氧耐受性状分化中的作用分析
研究表明，水生动物通过遗传选择和表观调控机制产生有利表型的能力对其在面对快速变化的环境条件下的生存和发展具有重要意义，同时也有助于鲍抗性性状的遗传改良。
多年来，柯才焕教授课题组致力于改良鲍的生长和品质等性状，同时也针对鲍的耐高温和耐低氧等抗性性状的遗传规律和育种进行了深入研究，取得了一系列理论和应用成果。本论文第一作者为5123导航博士后沈雅威，通讯作者为柯才焕教授和游伟伟教授。
本研究受到国家自然科学基金面上项目（31872564、32172961）、福建省科技重大专项项目（2018YFD0901401）、农业农村部科技项目（CARS-49）以及福建省种业创新与产业化研究项目（2021FJSCZY02）等联合资助。
论文来源：Shen, Y., Gan, Y., Xiao, Q., Huang, Z., Liu, J., Gong, S., Wang, Y., Yu, W., Luo, X., Ke, C., You, W. (2022). Divergent Carry-Over Effects of Hypoxia during the Early Development of Abalone. Environmental Science & Technology. 56(24): 17836-17848.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04975
供稿：沈雅威
编辑：刘琰冉
审核：刘海鹏、刘志宇
