食物改變基因：生態(tài)學(xué)系趙華斌教授課題組發(fā)現(xiàn)動(dòng)物食性轉(zhuǎn)變的指示基因
7月16日，進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Molecular Biology and Evolution》（IF=14.8）在線發(fā)表了武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生態(tài)學(xué)系趙華斌教授課題組的最新研究成果，論文題目為T(mén)rehalase gene as a molecular signature of dietary diversification in mammals（海藻糖酶基因是哺乳動(dòng)物食性轉(zhuǎn)變的分子標(biāo)志物）。該研究首次發(fā)現(xiàn)，海藻糖酶基因可以作為哺乳動(dòng)物食性轉(zhuǎn)變的重要指示基因。博士生焦恒武同學(xué)為第一作者，趙華斌教授為通訊作者，武漢大學(xué)為第一完成單位。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金 (31722051, 31672272)的資助。
論文鏈接為 https://doi.org/10.1093/molbev/msz127
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海藻糖酶是一種二糖酶，可以特異性地降解食物成分中的海藻糖。昆蟲(chóng)體內(nèi)含有較多的海藻糖，而脊椎動(dòng)物和植物的組織基本不含或者含有很少的海藻糖。因此，海藻糖酶對(duì)于食蟲(chóng)哺乳動(dòng)物非常重要，不可或缺；對(duì)于其它食性的哺乳動(dòng)物，可能不太重要。為了檢驗(yàn)該假說(shuō)，本研究首先以蝙蝠為研究對(duì)象，因?yàn)轵鹗遣溉閯?dòng)物中食性最多樣的類(lèi)群，包括食蟲(chóng)、食果、食蜜、食肉、雜食、吸血等食性。課題組查找和擴(kuò)增了26種蝙蝠的海藻糖酶基因的序列，發(fā)現(xiàn)食蟲(chóng)蝙蝠都具有完整的海藻糖酶基因，而大部分非食蟲(chóng)蝙蝠的海藻糖酶基因都發(fā)生了獨(dú)立的假基因化。進(jìn)化選擇壓力的分析顯示，海藻糖酶基因在非食蟲(chóng)蝙蝠中發(fā)生了松弛選擇，其功能不再不可或缺。進(jìn)一步地，課題組研究了19種不同食性蝙蝠代表物種的組織酶活，發(fā)現(xiàn)食蟲(chóng)蝙蝠的海藻糖酶的酶活顯著地高于其它食性的蝙蝠。
其次，本研究將研究范圍擴(kuò)大到整個(gè)哺乳動(dòng)物類(lèi)群，共研究了119個(gè)哺乳動(dòng)物物種，發(fā)現(xiàn)食蟲(chóng)哺乳動(dòng)物都保留著完整的海藻糖酶基因，而大多數(shù)非食蟲(chóng)哺乳動(dòng)物的海藻糖酶基因都發(fā)生了假基因化?；谙到y(tǒng)發(fā)生框架下的邏輯回歸分析顯示，食物成分中的昆蟲(chóng)占比與海藻糖酶基因的保留有顯著的正相關(guān)。該研究表明，海藻糖酶基因與哺乳動(dòng)物食性分化密不可分，能預(yù)測(cè)食性進(jìn)化歷史。因此，海藻糖酶基因可以作為哺乳動(dòng)物食性轉(zhuǎn)變的指示基因，對(duì)于動(dòng)物食性的進(jìn)化及其生態(tài)學(xué)意義具有重要價(jià)值。
海藻糖酶基因可以作為預(yù)測(cè)哺乳動(dòng)物食性轉(zhuǎn)變的指示基因
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