秋風(fēng)起，蟹腳癢，又快到品蟹時節(jié)，對于蟹的研究也取得了新的進(jìn)展。學(xué)名為中華絨螯蟹的大閘蟹，“斷手?jǐn)嗄_”后有很強(qiáng)的再生能力，但斷肢后的扣蟹大多不用于養(yǎng)殖生產(chǎn)而浪費(fèi)，在這個問題上，科研人員有了新的發(fā)現(xiàn)。

上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院王成輝教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合學(xué)院李晨虹教授、德國波茨坦大學(xué)Michael Hofreiter教授、美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)奧馬哈分校呂國慶教授等研究人員，在中華絨螯蟹基因組與斷肢再生研究取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。

研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。? 本文圖片均為上海海洋大學(xué) 供圖

(資料圖片)

這項(xiàng)研究探索不僅具有基礎(chǔ)研究意義，同時兼?zhèn)洚a(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值：它為開展中華絨螯蟹的分子育種提供了重要的基因組資源和平臺，也為提升養(yǎng)殖生產(chǎn)與管理水平提供了有益指導(dǎo)。

高質(zhì)量完成全基因組測序和組裝

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis），俗名大閘蟹，是中國人餐桌上最常見的螃蟹品種，也是我國高經(jīng)濟(jì)價值的水產(chǎn)甲殼動物。但由于中華絨螯蟹染色體數(shù)目多（2n=146），基因組重復(fù)序列高，長期以來一直面臨基因組組裝困難的問題。

研究團(tuán)隊(duì)利用第三代測序技術(shù)結(jié)合BioNano光學(xué)圖譜和Hi-C高通量染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)進(jìn)行了長江水系中華絨螯蟹的全基因組測序和組裝，獲得了染色體水平的精細(xì)基因組圖譜。

組裝的中華絨螯蟹基因組大小為1.67Gb，覆蓋其基因組大小的94.4%（1.77Gb），其中Scaffold N50為16.98Mb, Contig N50為717.3kb，共鑒定出20286個蛋白編碼基因。

中華絨螯蟹染色體水平的基因組特征。

斷肢再生的“秘密”：Innexin與SMYDA基因家族

“再生”這個詞聽起來科幻，但實(shí)際上人們的身體也一直有“再生”的能力，如傷口修復(fù)、肝臟再生……相較于哺乳動物，中華絨螯蟹的“再生”能力更為神奇，當(dāng)河蟹受到外界刺激時，附著在基節(jié)與底節(jié)間的肌肉便會強(qiáng)烈地收縮，折斷面隨即斷開，“斷手?jǐn)嗄_”之后亦可再生。

“再生”能力雖強(qiáng)，但是這種斷肢現(xiàn)象在生產(chǎn)養(yǎng)殖中較為普遍，斷肢的扣蟹不用于養(yǎng)殖生產(chǎn)而浪費(fèi)，斷肢的成蟹大多走入普通市場，售價低廉，對整個產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)價值的提升造成很大的影響。

針對中華絨螯蟹獨(dú)特的斷肢再生現(xiàn)象進(jìn)行探索，兼具基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。王成輝介紹：“我們在獲得中華絨螯蟹染色體水平基因組的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了比較基因組學(xué)分析，以鑒別節(jié)肢動物特有的基因和基因家族。”

研究團(tuán)隊(duì)通過對斷肢再生不同發(fā)育時期的比較轉(zhuǎn)錄組和基因共表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，Innexin基因家族在中華絨螯蟹斷肢再生的早期發(fā)揮著重要的分子信號傳導(dǎo)作用。研究首次發(fā)現(xiàn)，Innexin2基因在斷肢后1天內(nèi)特異的表達(dá)上調(diào)，且通過調(diào)控mTORC1信號通路和免疫應(yīng)答反應(yīng)，介導(dǎo)中華絨螯蟹的斷肢再生過程。

Innexin2調(diào)控中華絨螯蟹斷肢再生的分子應(yīng)答機(jī)制。

嘗試解讀細(xì)胞分化的“壓縮包”

研究還發(fā)現(xiàn)了中華絨螯蟹斷肢再生早期受表觀遺傳學(xué)的調(diào)控，其中SMYDA基因家族只存在于節(jié)肢動物，在中華絨螯蟹斷肢早期下調(diào)表達(dá)而在肢芽生長時期表達(dá)恢復(fù)至未斷肢時的水平。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該基因家族還在中華絨螯蟹從大眼幼體到仔蟹的變態(tài)過程中整體差異表達(dá)，表明節(jié)肢動物特異的SMYDA基因家族在中華絨螯蟹涉及到明顯形態(tài)發(fā)生如變態(tài)、再生的生物學(xué)過程中發(fā)揮重要的表觀修飾作用。

特異的SMYDA基因家族在中華絨螯蟹斷肢再生過程中發(fā)揮表觀遺傳調(diào)控作用。

王成輝解釋，“SMYDA基因家族就好比一個掌握細(xì)胞分化和增殖的‘壓縮包’管理員，‘壓縮包’里藏著細(xì)胞分化、增殖的重要文件，這個基因家族的調(diào)控可以讓‘壓縮包’解開封印，露出基因位點(diǎn)，引起后續(xù)相關(guān)基因的表達(dá)?！?/p>

團(tuán)隊(duì)還以南美白對蝦、羅氏沼蝦、日本沼蝦為研究對象進(jìn)行了斷肢轉(zhuǎn)錄組比較分析，發(fā)現(xiàn)Innexin、SMYDA基因家族的相關(guān)基因在斷肢后具有與中華絨螯蟹基本一致的表達(dá)模式，推測甲殼動物具有共性的與脊椎動物不同的斷肢再生早期分子應(yīng)答機(jī)制。

研究得到了上海市科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目、上海市中華絨螯蟹現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目的資助。