適應(yīng)性輻射代表生命樹的快速分支，被認為是生物多樣性的關(guān)鍵驅(qū)動因素。適應(yīng)性輻射的研究對于科學(xué)家探索物種多樣化形成過程與地史和生態(tài)因子的關(guān)聯(lián)性、解析物種分化的關(guān)鍵驅(qū)動因子與生態(tài)適應(yīng)機制至關(guān)重要。在適應(yīng)性輻射過程中，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。

 

　　鯉科魚類東亞特有類群是在東亞快速演化的一類天然淡水魚類類群。這一類群包括約44個屬和151個物種，表現(xiàn)出不同的產(chǎn)卵習(xí)性，反映了對不同水流條件的適應(yīng)。這一特有類群的進化輻射被認為是通過產(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制仍是未解之謎。

 

　　近日，中國科學(xué)院水生生物研究所研究員謝平團隊通過6個產(chǎn)漂流性卵代表種（產(chǎn)漂流性卵翹嘴鲌、鰱、鳙、草魚、青魚和赤眼鱒）和3個產(chǎn)粘性卵代表種（產(chǎn)粘性卵翹嘴鲌、團頭魴、達氏鲌）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驗等層次，全面揭示了支撐鯉科魚類東亞特有類群適應(yīng)性輻射的關(guān)鍵生態(tài)特征——魚卵水合作用和粘性形成的分子機制。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)，鯉科魚類東亞特有類群漂流性卵通過增加卵黃蛋白的降解以及Ca2+、Mg2+離子的累積來增強水合作用，而粘性卵通過產(chǎn)生粘性層和獨特的第4層來提高卵膜的粘性和硬度。多組學(xué)分析和驗證實驗表明，在適應(yīng)性輻射過程中，粘性卵通過下調(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+的主動轉(zhuǎn)運途徑來降低其水合作用。同時，粘性卵通過上調(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魚卵水合作用和粘性相關(guān)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，并明晰了鯉科魚類東亞特有類群適應(yīng)輻射的關(guān)鍵分子機制。本研究提出這些關(guān)鍵的魚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)科技專項的支持。