近日，中國水產科學研究院南海水產研究所院級“南海漁業資源調查與評估”創新團隊聯合西北工業大學等機構在揭示鳶烏賊基因組及其大洋性適應機制研究方面取得新進展，構建了鳶烏賊染色體水平基因組圖譜，并對頭足類的大洋生活的適應性機制進行了分子層面解析，為頭足類動物的適應性進化和分子遺傳學研究提供了重要信息，同時也為鳶烏賊種質的遺傳評價和利用奠定了基礎。

鳶烏賊

該研究成果論文以 “Genomes of Two Flying Squid Species Provide Novel Sights into Adaptations of Cephalopods to Pelagic Life” 為題在線發表在國際期刊Genomics, Proteomics & Bioinformatics（中科院一區）上。南海水產研究所李敏博士與西北工業大學武寶生博士為論文第一作者，南海水產研究所陳作志研究員與西北工業大學馮晨光博士為論文通訊作者，南海水產研究所為論文第一單位。

鳶烏賊（Purpleback flying squid）是已探明的我國最大宗的經濟漁業資源。該物種主要分布于印度－太平洋暖水海域，生長速度快，資源量豐富，是我國南海外海漁業開發的主要捕撈對象。鳶烏賊生態類型豐富、適應能力強，具備適應大洋生活的一些如視力敏銳、行動敏捷等典型特征，是研究大洋性頭足類適應進化及遺傳機制的理想模型。

研究人員采用 PacBio、10 × Genomics、Hi-C技術，結合轉錄組測序，獲得了鳶烏賊兩個表型群即中型群（Sthenoteuthis oualaniensis）和微型群（Sthenoteuthis sp.）的高質量基因組，大小分別為 5450 和 5651 Mb。其中S. oualaniensis基因組的Contig N50 和Scaffold N50分別達到1.52 Mb和118.8 Mb，95.72% 的contigs被掛載到46對染色體上，是目前唯一組裝到染色體水平的魷魚基因組。

在開闊的大洋環境中，敏銳的視力被認為是頭足類“捕食—逃避被捕食”軍備競賽中不斷進化的產物。S－晶狀體蛋白是一種具備的折射特性的蛋白，在光線不足的情況下對良好的視力有很大的貢獻。比較基因組分析顯示，鳶烏賊基因組中S－晶狀體蛋白基因家族普遍出現了擴張，其中SL20-1亞家族的擴張最為顯著，而大多數僅在眼睛中高表達，表明該亞家族的擴張在鳶烏賊敏銳的視力的演化中發揮了重要作用。

鳶烏賊屬于頭足類柔魚科中的“飛魷”（Flying squid），這個類群的游動速度是水生無脊椎動物中最快的，甚至可以跳出水面在空中滑行。這種高度的敏捷性需要非常高的代謝水平提供支持。轉錄組分析發現鳶烏賊基因組中與能量代謝關聯的基因如磷酸甘油酸激酶 1（糖酵解途徑第一個產生ATP的酶）pgk1基因、IscS 基因（參與多種鐵硫 (Fe-S) 蛋白的合成）、編碼復合物 I （線粒體電子呼吸鏈驅動的 ATP 合成中起關鍵作用）的兩個重要亞基ndufa6和ndufa7基因在所有取樣的組織中都高度表達，受到了顯著的正選擇壓力，表明這些基因很可能促進ATP合成，有利于鳶烏賊維持高代謝水平，從而實現高度的行為靈活性。

研究人員還發現新基因的產生和能量代謝基因的增加在鳶烏賊發光器的進化過程中發揮了關鍵的功能作用。此外，基于頭足類系統發育分析，在基因組水平上鳶烏賊微型群Sthenoteuthis sp.和中型群S. oualaniensis的差異明顯，分化時間相當長（約 4100萬年前），證實了微型群Sthenoteuthis sp.應被視為一個獨立的物種的結論。

該研究得到廣東省基礎與應用基礎研究重大項目課題2019B030302004）、農業財政專項（NFZX2021）、南方海洋科學與工程廣東省實驗室 （廣州） 人才團隊引進重大專項 (GML2019ZD0605)等項目資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1672022922001255

兩種鳶烏賊解剖圖(左)和在軟體動物中的系統發育位置(右)

基因組組裝和注釋

視力相關基因SL20-1亞家族(左)和能量代謝相關的正選擇基因家族(右)