Science：从基因组角度预测珊瑚的白化反应
来源：本站原创 2020-07-19 15:51
2020年7月19日讯/生物谷BIOON/---由于人类活动引起的气候变化，全世界的珊瑚礁正在以惊人的速度遭受损失。海水温度的升高，哪怕只是略微高于长期最高温度，都会诱发白化（bleaching）---珊瑚宿主与它们的细胞内的光合双鞭毛虫（photosynthetic dinoflagellate）之间的共生关系受到破坏。由于这些共生物种（指的是光合双鞭毛虫
2020年7月19日讯/生物谷BIOON/---由于人类活动引起的气候变化，全世界的珊瑚礁正在以惊人的速度遭受损失。海水温度的升高，哪怕只是略微高于长期最高温度，都会诱发白化（bleaching）---珊瑚宿主与它们的细胞内的光合双鞭毛虫（photosynthetic dinoflagellate）之间的共生关系受到破坏。由于这些共生物种（指的是光合双鞭毛虫）提供了珊瑚宿主所需的大部分能量，长时间的白化最终会导致珊瑚群的死亡。面对迅速上升的气温，迫切需要新的保护策略来防止未来珊瑚覆盖率的大规模损失，而这些都得益于对白化的遗传基础的了解。
珊瑚的白化反应在不同种类的珊瑚中是不同的；在印度洋-太平洋地区普遍分布的造礁珊瑚鹿角大珊瑚（Acropora millepora）中，这些差异已被证明至少部分是可遗传的。因此，原则上，个体间的白化差异应该可以从基因组数据中加以预测。
在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学、普林斯顿大学、德克萨斯大学奥斯汀分校、加州大学尔湾分校、Gencove公司、澳大利亚海洋科学研究所和詹姆士库克大学的研究人员展示了使用基于基因组学的方法来预测个体白化反应的可行性，并针对珊瑚保护提供新的策略。相关研究结果发表在2020年7月17日的Science期刊上，论文标题为“Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching”。
这些研究人员首先为2017年白化高峰期在澳大利亚大堡礁中部12个珊瑚礁那里收集的237个样本进行了染色体尺度的基因组组装，并获得它们的全基因组序列。他们发现他们可以用规模适中的参考单倍型panel（reference haplotype panel）可靠地推算低覆盖率测序数据中的基因型，从而为未来大规模的全基因组测序工作提供了一种具有成本效益的方法。
在被采样的珊瑚礁上检测到的种群结构非常少，这可能是由于鹿角大珊瑚的广播式产卵繁殖模式造成的。在这种基因组背景下，他们在热休克辅助伴侣蛋白（heat-shock co-chaperone）sabsin中检测到异常古老的变异，这与作用于该基因的长期平衡选择是相一致的。 他们的基因组测序方法同时提供了对白化的定量测量，并确定了珊瑚宿主内存在的共生物种的组成。在测试了680多万个变体与三种不同的白化反应测量指标之间的关联性之后，没有一个位点达到全基因组的显著性，这表明白化反应的变异并不是由具有较大效应的共同位点造成的。然而，一种整合了根据全基因组关联数据、相对共生物种组成的基因组数据、环境变量估计的遗传效应的模型可预测个体白化表型。
了解高温和白化的遗传学对于预测珊瑚适应气候变化和珊瑚礁生态系统的未来至关重要。这些知识也支持常规的管理方法和新的干预措施的开发。这项研究提供了对白化反应的遗传结构的新见解，并作为在保护工作中使用基因组方法的原则证明。这些研究人员发现，一种基于环境因素、共生物种的基因组数据和珊瑚宿主全基因组关联数据的模型，可以帮助区分最耐受白化的个体和最容易受白化影响的个体。因此，这些结果为从基因组角度预测鹿角大珊瑚和其他珊瑚物种的白化反应奠定了基础。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Zachary L. Fuller et al. Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba4674.
珊瑚的白化反应在不同种类的珊瑚中是不同的；在印度洋-太平洋地区普遍分布的造礁珊瑚鹿角大珊瑚（Acropora millepora）中，这些差异已被证明至少部分是可遗传的。因此，原则上，个体间的白化差异应该可以从基因组数据中加以预测。
在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学、普林斯顿大学、德克萨斯大学奥斯汀分校、加州大学尔湾分校、Gencove公司、澳大利亚海洋科学研究所和詹姆士库克大学的研究人员展示了使用基于基因组学的方法来预测个体白化反应的可行性，并针对珊瑚保护提供新的策略。相关研究结果发表在2020年7月17日的Science期刊上，论文标题为“Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching”。
图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.aba4674。
这些研究人员首先为2017年白化高峰期在澳大利亚大堡礁中部12个珊瑚礁那里收集的237个样本进行了染色体尺度的基因组组装，并获得它们的全基因组序列。他们发现他们可以用规模适中的参考单倍型panel（reference haplotype panel）可靠地推算低覆盖率测序数据中的基因型，从而为未来大规模的全基因组测序工作提供了一种具有成本效益的方法。
在被采样的珊瑚礁上检测到的种群结构非常少，这可能是由于鹿角大珊瑚的广播式产卵繁殖模式造成的。在这种基因组背景下，他们在热休克辅助伴侣蛋白（heat-shock co-chaperone）sabsin中检测到异常古老的变异，这与作用于该基因的长期平衡选择是相一致的。 他们的基因组测序方法同时提供了对白化的定量测量，并确定了珊瑚宿主内存在的共生物种的组成。在测试了680多万个变体与三种不同的白化反应测量指标之间的关联性之后，没有一个位点达到全基因组的显著性，这表明白化反应的变异并不是由具有较大效应的共同位点造成的。然而，一种整合了根据全基因组关联数据、相对共生物种组成的基因组数据、环境变量估计的遗传效应的模型可预测个体白化表型。
了解高温和白化的遗传学对于预测珊瑚适应气候变化和珊瑚礁生态系统的未来至关重要。这些知识也支持常规的管理方法和新的干预措施的开发。这项研究提供了对白化反应的遗传结构的新见解，并作为在保护工作中使用基因组方法的原则证明。这些研究人员发现，一种基于环境因素、共生物种的基因组数据和珊瑚宿主全基因组关联数据的模型，可以帮助区分最耐受白化的个体和最容易受白化影响的个体。因此，这些结果为从基因组角度预测鹿角大珊瑚和其他珊瑚物种的白化反应奠定了基础。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Zachary L. Fuller et al. Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba4674.
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