仿刺参 Apostichous japonicus

海参进化地位

海参的矿化基因及其表达

海参肠道再生的关键基因与基因调控模式

10 月 13 日，中国科学院海洋研究所杨红生课题组、相建海课题组、李富花课题组主导，天津生物芯片技术公司、加拿大纽芬兰纪念大学等单位合作，完成的研究论文 The sea cucumber genome provides insights into morphological evolution and visceral regeneration，在线发表在 PLoS Biology 上。研究首次完成了仿刺参 Apostichopus japonicus（俗称海参）的全基因组精细参考图谱的绘制，揭示了海参的特殊形态进化与再生潜能的分子基础。　　

海参属于棘皮动物，体型与形态最为特殊的种类，且处于从无脊椎向脊椎动物分化的独特进化地位，是国内外重要的海产经济物种之一，具有营养与医用价值。研究中，研究人员利用 Illumina 和 Pacbio 测序平台和优化的组装策略，构建了海参全基因组的精细图谱，Contig N50 达到 190 KB, Scaffold N50 达到 486 KB，编码 30350 个基因。研究分析发现，调控动物关键进化过程中脊索形成的关键转录因子 Brachyury 基因的 FGF 基因在棘皮动物中显著收缩为 1 个，提示了棘皮动物在长期的进化过程中脊索、咽鳃裂消失的潜在原因。海参的近亲——海胆具有显著、发达的外骨骼，而海参外观柔软，骨骼退化为细小的桌形体，基因组解析发现它们都具有相对完整的骨骼发育通路，不同之处在于海胆的矿化基因为 31 个，海参缩减为 7 个，且海参矿化基因在发育过程中低表达，是其骨骼显著退化的根本原因。

强大的再生潜能是棘皮动物最显著的特征之一，研究利用多组学方法揭示了海参超强再生能力的分子机制。该种海参在强烈环境胁迫下可将体内内脏几乎全部排出体外，当环境适宜后，可在 2 至 3 周重新长出功能完善的内脏器官。研究揭示了海参再生特有的由 11 个基因串联重复组成的 PSP94-like 基因簇和显著扩张成簇的 fibrinogen-related protein (FREP) 基因是海参具有超强再生能力的根本原因之一。

该研究为组织器官再生机制与再生医学应用、棘皮动物进化等研究提供了范式，也为海参遗传选育提供了完整、重要的理论基础。研究工作得到国家 863 计划、中科院先导专项、国家自然科学基金、鳌山科技创新计划项目的资助。

http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2003790