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【科技日报】爬行动物卵生与胎生繁殖模式进化遗传机制揭示

2019-02-14 科技日报 赵汉斌
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  脊椎动物繁殖模式主要分为卵生和胎生两种。卵生如何进化为胎生是十分重要的基础性生物学问题。13日来自中国科学院昆明动物研究所的消息,中外研究人员合作,成功揭示了爬行动物卵生和胎生繁殖模式进化遗传机制。

  胎生繁殖模式具有优化胚胎发育环境和保护胚胎不受外在不利影响的作用,因而可以大大提高后代的存活率和适合度。包括蜥蜴、蛇和蚓蜥等的有鳞类爬行动物约有20%的胎生物种,其独立起源次数可能达98至129次,超过整个脊椎动物的胎生起源次数的2/3。但胎生进化伴随卵壳退化、胚胎附着、胎盘发育、受精卵延长滞留、免疫耐受等方面,遗传机制研究尚属空白。

  中国科学院昆明动物研究所车静研究员领导的课题组,联合国内外6个研究组组成的攻关团队,挑选了沙蜥属物种作为研究对象。他们在建立荒漠沙蜥及青海沙蜥室内繁殖体系及明确物种不同繁殖时期性状对比的基础上,成功获得两物种主要繁殖差异时期输卵管及子宫转录组样品收集。与此同时,还成功解析了青海沙蜥和荒漠沙蜥全基因组数据。

  在卵壳退化方面,研究发现在卵生荒漠沙蜥卵壳腺形成时期,与输卵管、子宫上皮分化、腺体发育等相关功能的基因呈现特异性高表达,而这些基因在胎生青海沙蜥的相应时期并没有呈现相同的趋势。此外,研究还发现对应于卵生荒漠沙蜥的产卵期,胎生青海沙蜥在基因表达上表现出一定的差异。

  通过对不同胎生蜥蜴的趋同进化分析,研究发现4个基因存在趋同的氨基酸替换。这些基因均与免疫相关,且其中两个在胚胎附着后表达下调,可能涉及母体对胚胎的免疫调节。然而,统计发现这种趋同进化的水平并不高于随机情况下产生的氨基酸替换,同时基于胎生支系进化速率的分析也没有得到趋同的信号。这一分析结果提示,胎生进化可能更多地受基因表达的调控,而非序列变异。此项研究已在最新《美国科学院院刊》上在线发表。

  (原载于《科技日报》 2019-02-14 01版)

打印 责任编辑:侯茜

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