Исследование раскрывает новый механизм дивергентной фенотипической пластичности для температурной адаптации у устриц

Фенотипическая пластичность необходима для быстрого реагирования на изменения окружающей среды. Однако генетические и эволюционные механизмы, лежащие в основе пластичности у морских организмов, остаются малоизученными.

Команда под руководством профессора Ли Ли из Института океанологии Китайской академии наук подтвердила, что cis- и **trans-**вариации формируют расходящийся паттерн фенотипической пластичности в гене стеароил-КоА-десатуразы (Scd) и его метаболите олеиновой кислоте (C18:1) у двух родственных видов устриц. Этот расходящийся паттерн регулирует текучесть клеточных мембран для температурной адаптации.

Исследование опубликовано в Molecular Biology and Evolution 20 января.

Эксперименты с общим садковым выращиванием и температурным стрессом показали расходящийся паттерн температурного ответа в экспрессии гена Scd и содержании C18:1.

• Crassostrea gigas (вид, адаптированный к относительно низким температурам) показал более высокую конститутивную (базальную) экспрессию и содержание.
• Crassostrea angulata (вид, адаптированный к относительно высоким температурам) показал большую величину индукции (upregulation).

Это компромисс между конститутивной и пластической экспрессией, который может опосредоваться генетической ассимиляцией — одним из важных эволюционных режимов пластичности.

Генетический скрининг и функциональные эксперименты показали, что 16 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в промоторных областях Scd имеют разную частоту и образуют сильный блок дисбаланса по сцеплению (LD Block).

Среди них один SNP взаимодействует с позитивным транскрипционным фактором Y Box Factor. Разные аллели этого причинного SNP могут создавать/разрушать cis-регуляторный мотив, что опосредует более высокую конститутивную экспрессию Scd у C. gigas.

Разный паттерн экспрессии (подавление у C. gigas и индукция у C. angulata) позитивного trans-фактора Srebp при низкотемпературном стрессе может опосредовать большую величину индукции Scd у C. angulata.

"Наше исследование показывает, что cis- и trans-вариации формируют расхождение фенотипической пластичности. Это дает новое понимание эволюции пластичности у морских организмов, а также ее важной роли в формировании адаптивных признаков и прогнозировании адаптационного потенциала в условиях глобального изменения климата", — сказал Ван Чаоган, первый автор исследования.

"На основе этого исследования наша команда проводит генетическое улучшение и направленную селекцию C. gigas и C. angulata", — сказал профессор Ли.