適應(yīng)性輻射代表生命樹(shù)的快速分支，被認(rèn)為是生物多樣性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。適應(yīng)性輻射的研究對(duì)于科學(xué)家探索物種多樣化形成過(guò)程與地史和生態(tài)因子的關(guān)聯(lián)性、解析物種分化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子與生態(tài)適應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要。在適應(yīng)性輻射過(guò)程中，與生態(tài)和生殖隔離相關(guān)的性狀在塑造生物多樣性方面發(fā)揮著重要作用。

 

　　鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群是在東亞快速演化的一類(lèi)天然淡水魚(yú)類(lèi)類(lèi)群。這一類(lèi)群包括約44個(gè)屬和151個(gè)物種，表現(xiàn)出不同的產(chǎn)卵習(xí)性，反映了對(duì)不同水流條件的適應(yīng)。這一特有類(lèi)群的進(jìn)化輻射被認(rèn)為是通過(guò)產(chǎn)卵習(xí)性的改變而演化的，包括從漂流性卵到粘性卵的轉(zhuǎn)變，以響應(yīng)江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的形成。然而，在這種適應(yīng)性輻射下，支持產(chǎn)卵習(xí)性顯著變化的分子機(jī)制仍是未解之謎。

 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所研究員謝平團(tuán)隊(duì)通過(guò)6個(gè)產(chǎn)漂流性卵代表種（產(chǎn)漂流性卵翹嘴鲌、鰱、鳙、草魚(yú)、青魚(yú)和赤眼鱒）和3個(gè)產(chǎn)粘性卵代表種（產(chǎn)粘性卵翹嘴鲌、團(tuán)頭魴、達(dá)氏鲌）從生化組成、形態(tài)特征、組織化學(xué)、多組學(xué)分析、免疫熒光定位及抑制劑實(shí)驗(yàn)等層次，全面揭示了支撐鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群適應(yīng)性輻射的關(guān)鍵生態(tài)特征——魚(yú)卵水合作用和粘性形成的分子機(jī)制。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)，鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群漂流性卵通過(guò)增加卵黃蛋白的降解以及Ca2+、Mg2+離子的累積來(lái)增強(qiáng)水合作用，而粘性卵通過(guò)產(chǎn)生粘性層和獨(dú)特的第4層來(lái)提高卵膜的粘性和硬度。多組學(xué)分析和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在適應(yīng)性輻射過(guò)程中，粘性卵通過(guò)下調(diào)“卵黃蛋白原降解途徑”“鋅金屬蛋白酶途徑”“泛素化-蛋白酶體途徑”，以及Ca2+和Mg2+的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑來(lái)降低其水合作用。同時(shí)，粘性卵通過(guò)上調(diào)微絲相關(guān)蛋白與粘性相關(guān)蛋白的交聯(lián)、卵膜硬化相關(guān)蛋白以及卵巢內(nèi)糖胺聚糖的生物合成，從而產(chǎn)生粘性。該研究闡明了與淡水魚(yú)魚(yú)卵水合作用和粘性相關(guān)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，并明晰了鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群適應(yīng)輻射的關(guān)鍵分子機(jī)制。本研究提出這些關(guān)鍵的魚(yú)卵性狀或在這種適應(yīng)性輻射中祈禱“魔法特征”的作用。

 

　　相關(guān)研究成果以Molecular Mechanisms of Spawning Habits for the Adaptive Radiation of Endemic East Asian Cyprinid Fishes為題，在線(xiàn)發(fā)表在Research上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)的支持。