美丽珍珠背后的分子指纹揭晓

珍珠贝在日本是一种重要的水产养殖动物，因为它们生产的美丽珍珠是项链、耳环和戒指所追求的。在1990年代初期，这个水产养殖业每年带来约880亿日元的收入。但是，在过去的20年中，新疾病和赤潮的结合使日本的珍珠产量从每年约70,000公斤下降到仅20,000公斤。现在，冲绳科学技术研究所(OIST)的研究人员与包括K.MIKIMOTO&CO.,LTD、珍珠研究所和日本水产研究和教育机构在内的其他一些研究机构合作，构建了一个高珍珠牡蛎的质量，染色体规模的基因组，他们希望可以用来寻找有弹性的菌株。.

“建立基因组非常重要，”两位第一作者之一，OIST海洋基因组学部门的科学家TakeshiTakeuchi博士说。“基因组是生物体的全套基因——其中许多是生存所必需的。有了完整的基因序列，我们可以进行许多实验并回答有关免疫和珍珠如何形成的问题。”

2012年，Takeuchi博士和他的合作者发表了日本珍珠牡蛎(Pinctadafucata)的基因组草图，这是最早组装的软体动物基因组之一。他们继续进行基因组测序，以建立更高质量的染色体规模基因组组装。

Takeuchi博士继续解释说，牡蛎的基因组由14对染色体组成，其中一对染色体是从父母双方那里继承而来的。每对的两条染色体携带几乎相同的基因，但如果不同的基因库有利于它们的生存，则可能存在细微的差异。

传统上，当对基因组进行测序时，研究人员会将这对染色体合并在一起。这对实验动物很有效，因为它们通常在一对染色体之间具有几乎相同的遗传信息。但是对于野生动物来说，染色体对之间存在大量基因变异，这种方法会导致信息丢失。

在这项研究中，研究人员决定在对基因组进行测序时不合并染色体。相反，他们对两组染色体进行了测序——这种方法非常罕见。事实上，这可能是第一个针对海洋无脊椎动物使用这种方法的研究。

由于珍珠牡蛎有14对染色体，它们总共有28对。OIST研究人员ManabuFujie先生和MayumiKawamitsu女士使用最先进的技术对基因组进行测序。另一位第一作者YoshihikoSuzuki博士是OIST生态和进化基因组学算法的前博士后，现在在东京大学工作，Takeuchi博士重建了所有28条染色体，并发现了一对染色体之间的关键差异——9号染色体对。值得注意的是，其中许多基因与免疫有关。

“一对染色体上的不同基因是一个重大发现，因为这些蛋白质可以识别不同类型的传染病，”Takeuchi博士说。

他指出，在养殖动物时，往往会出现成活率更高或产出更漂亮珍珠的品系。农民经常用这种菌株繁殖两种动物，但这会导致近亲繁殖并减少遗传多样性。研究人员发现，连续三个近交周期后，遗传多样性显着降低。如果这种减少的多样性发生在具有与免疫相关基因的染色体区域，它会影响动物的免疫力。

“保持水产养殖种群的基因组多样性很重要，”Takeuchi博士总结道。

这项研究得到了生物导向技术研究促进机构项目的资助，该项目是下一代技术先进研发的特殊计划项目。

ShugoWatabe教授评论(北里大学客座教授，东京大学名誉教授)

130年前，日本御木本幸吉在世界上首次开发出养殖珍珠。即使在今天，它们也是日本生产的第二大出口海产品，仅次于扇贝。然而，日本珍珠养殖的历史一直是与养殖环境中的疾病作斗争。1996年出现的红色变色病造成的损害尤为严重。日本的养殖珍珠产量大幅下降。近年来，由于病毒引起的疾病传播，珍珠养殖业再次面临重大问题。尽管尚未确定疾病原因和对策的详细信息，有人指出，日本的珍珠养殖可能因具有优良性状的珍珠贝近亲繁殖而遭受基因退化，难以应对各种环境变化和病原体的出现。这项研究的结果揭示了日本对珍珠养殖的担忧，具有重要的工业意义。此外，许多参与免疫系统的基因也已被鉴定。这也提供了对珍珠形成本身的奥秘的洞察，即为什么珍珠贝会形成珍珠层以响应外部引入的异物。日本珍珠贝生产的Akoya珍珠以其独特而优美的光泽吸引着世界各地的人们，这是其他珍珠贝品种生产的珍珠所没有的。