4月29日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表了中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所葉乃好團(tuán)隊(duì)的研究論文“Phytoplankton pangenome reveals extensive prokaryotic horizontal gene transfer of diverse functions”。該研究發(fā)現(xiàn)水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontal Gene Transfer，HGT）事件在藻類進(jìn)化歷程中起到重要作用，闡釋了HGT基因?qū)Ｑ竽遗菰褰缥锓N適應(yīng)性演化進(jìn)程、環(huán)境適應(yīng)能力和多樣性格局形成的影響。

水平基因轉(zhuǎn)移（HGT），又稱側(cè)向基因轉(zhuǎn)移（Lateral Gene Transfer，LGT），指在差異生物個(gè)體之間，或單個(gè)細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器之間所進(jìn)行的遺傳物質(zhì)的交流。水平基因轉(zhuǎn)移為什么會(huì)發(fā)生在眾多的物種中以及如何發(fā)生?什么決定了物種的生物多樣性？這些未解之謎被Science雜志列入全球最前沿的125個(gè)科學(xué)問題。囊泡藻界（Chromalveolata）系真核生物域六界之一，為雙鞭毛真核生物與紅藻發(fā)生單獨(dú)的內(nèi)共生后衍生出的所有后代物種的統(tǒng)稱，包括硅藻、甲藻以及大型褐藻等在內(nèi)的多個(gè)重要類群，是近岸和大洋重要的初級(jí)生產(chǎn)者。

研究聚焦囊泡藻界5大類群（CRASH：Cryptophytes，Rhizarians，Alveolates，Stramenopiles和Haptophytes）中的23個(gè)代表性物種，在獲得全基因組序列的基礎(chǔ)上，采用序列相似度和系統(tǒng)發(fā)育樹形分析為主要研究手段，輔以基因組拼接評(píng)估和側(cè)翼基因同源性排除污染，通過自主研發(fā)的HGT樹形篩選工具（NestedIN），最終在23個(gè)物種分別獲得0.16-1.44%不等的高可信度水平轉(zhuǎn)移基因。研究揭示了真核宿主對(duì)原核HGT基因具有“馴化”效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)HGT基因有效推動(dòng)了CRASH類群物種的環(huán)境適應(yīng)能力，促進(jìn)了物種演化分歧，對(duì)當(dāng)今CRASH類群物種多樣性格局的形成具有重要貢獻(xiàn)。

黃海水產(chǎn)研究所范曉和美國(guó)學(xué)者Qiu Huan為該論文共同第一作者，葉乃好研究員和美國(guó)羅格斯大學(xué)的Debashish Bhattacharya教授為文章的共同通訊作者。該工作獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)展中心山東省重大科技創(chuàng)新工程專項(xiàng)、萬人計(jì)劃和中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。

Science Advances屬Science子刊，是綜合性的TOP期刊，2018年影響因子為12.804，旨在快速報(bào)道全球自然科學(xué)領(lǐng)域具有原創(chuàng)性、突破性的研究成果。文章鏈接：DOI：10.1126/sciadv.aba0111。

圖1 CRASH類群物種中HGT基因分布

圖2 CRASH類群中HGT基因的來源及其表型

圖3 CRASH類群中HGT基因結(jié)構(gòu)特征與功能解析