中科院南海海洋所揭示海马雄性育之谜 | Nature 封面论文

中科院南海海洋研究所林强课题组及其合作研究小组在国际上率先完成了海马的全基因组研究，揭示了海马是一种快速进化的物种，并从基因层面探讨了育儿袋形成和怀孕过程，揭开了海马雄性育儿之谜。

来源 中国科学院南海海洋研究所

编辑 紫苏

国际学术期刊 Nature 主刊于12月15日以封面长篇论文（Article）的形式在线发表了中国科学院南海海洋研究所林强研究员课题组主导，德国、新加坡、华大基因等实验室共同完成的研究论文“The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology”（论文信息见文末）；该研究首次完成了海马全基因组的测序与分析，在此基础上揭示了海马在长期适应近海和岛礁环境的过程中出现的适应性进化特征。

海马是一类小型的硬骨鱼类，隶属于海龙科、海马属，它们广泛分布于世界各大海域，是海洋生态系统中重要的环境指示物种。海马具有雄性育儿的繁殖特征和特异的交配行为，雄性海马具有育儿袋，受精卵可在其中孵化，这种特殊器官的发育以及繁殖行为的特殊性使得海马在进化生物学和繁殖生物学的研究中受到科学界的高度关注。

Nature 封面论文（海马: Evolution at a gallop）

林强课题组及其合作研究小组在国际上率先完成了海马的全基因组研究，揭示了海马是一种快速进化的物种（图1），并从基因层面探讨了育儿袋形成和怀孕过程，揭开了海马雄性育儿之谜；与此同时，该团队瞄准国际上对于海洋鱼类的进化研究高地，首次阐明了海马特异体型进化机制，证明了tbx4基因的缺失导致了海马的腹鳍丢失（图2），为人类重新认识海洋鱼类进化地位和环境适应性开拓了新视角，对推动海洋生物学科发展具有重大意义。

图1：海马的特异体型及其进化速率

图2： CRISPR/Cas9 tbx4^-/-斑马鱼敲除实验揭示tbx4基因丢失导致海马腹鳍缺失

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题目 The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology

作者 Qiang Lin,Shaohua Fan, Yanhong Zhang et.al

AffiliationsContributionsCorresponding authors

刊期 Nature  (15 December 2016)

doi:10.1038/nature20595

发表日期 Published online 14 December 2016

摘要 Seahorses have a specialized morphology that includes a toothless tubular mouth, a body covered with bony plates, a male brood pouch, and the absence of caudal and pelvic fins. Here we report the sequencing and de novo assembly of the genome of the tiger tail seahorse, Hippocampus comes. Comparative genomic analysis identifies higher protein and nucleotide evolutionary rates in H. comes compared with other teleost fish genomes. We identified an astacin metalloprotease gene family that has undergone expansion and is highly expressed in the male brood pouch. We also find that the H. comes genome lacks enamel matrix protein-coding proline/glutamine-rich secretory calcium-binding phosphoprotein genes, which might have led to the loss of mineralized teeth. tbx4, a regulator of hindlimb development, is also not found in H. comes genome. Knockout of tbx4 in zebrafish showed a ‘pelvic fin-loss’ phenotype similar to that of seahorses.

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