適應(yīng)性輻射代表著生命樹的快速分支，被認(rèn)為是生物多樣性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。適應(yīng)性輻射的研究對(duì)于我們理解物種多樣化形成過程與地史和生態(tài)因子的關(guān)聯(lián)性、解析物種分化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子與生態(tài)適應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要。在適應(yīng)性輻射過程中，與生態(tài)和生殖隔離相關(guān)的性狀在塑造生物多樣性方面發(fā)揮著重要作用。 

　　鯉科魚類東亞特有類群是在東亞快速演化的一類天然淡水魚類類群。這一類群包括了大約44個(gè)屬和151個(gè)物種，它們表現(xiàn)出不同的產(chǎn)卵習(xí)性，反映了對(duì)不同水流條件的適應(yīng)。這一特有類群的進(jìn)化輻射被認(rèn)為是通過產(chǎn)卵習(xí)性的改變而演化的，包括從漂流性卵到粘性卵的轉(zhuǎn)變，以響應(yīng)江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的形成。然而，在這種適應(yīng)性輻射下，支持產(chǎn)卵習(xí)性顯著變化的分子機(jī)制仍是未解之謎。 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所謝平研究員團(tuán)隊(duì)通過6個(gè)產(chǎn)漂流性卵代表種（產(chǎn)漂流性卵翹嘴鲌、鰱、鳙、草魚、青魚和赤眼鱒）和3個(gè)產(chǎn)粘性卵代表種（產(chǎn)粘性卵翹嘴鲌、團(tuán)頭魴和達(dá)氏鲌）從生化組成、形態(tài)特征、組織化學(xué)、多組學(xué)分析、免疫熒光定位及抑制劑實(shí)驗(yàn)等多層次全面揭示了支撐鯉科魚類東亞特有類群適應(yīng)性輻射的關(guān)鍵生態(tài)特征——魚卵水合作用和粘性形成的分子機(jī)制。 

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，鯉科魚類東亞特有類群漂流性卵通過增加卵黃蛋白的降解和Ca²⁺、Mg²⁺離子的累積來增強(qiáng)水合作用，而粘性卵通過產(chǎn)生粘性層和獨(dú)特的第4層來提高卵膜的粘性和硬度。多組學(xué)分析和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在適應(yīng)性輻射過程中，粘性卵通過下調(diào)“卵黃蛋白原降解途徑”、“鋅金屬蛋白酶途徑”、“泛素化-蛋白酶體途徑”，以及Ca²⁺和Mg²⁺的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑來降低其水合作用。同時(shí)，粘性卵通過上調(diào)微絲相關(guān)蛋白與粘性相關(guān)蛋白的交聯(lián)、卵膜硬化相關(guān)蛋白以及卵巢內(nèi)糖胺聚糖的生物合成，從而產(chǎn)生粘性。這些發(fā)現(xiàn)闡明了與淡水魚魚卵水合作用和粘性相關(guān)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)，并明晰了鯉科魚類東亞特有類群適應(yīng)輻射的關(guān)鍵分子機(jī)制。本研究提出這些關(guān)鍵的魚卵性狀很可能在這種適應(yīng)性輻射中發(fā)揮著“魔法特征”的作用。 

圖1 鯉科魚類東亞特有類群適應(yīng)性輻射下兩種產(chǎn)卵習(xí)性的分子機(jī)制總結(jié)示意圖。（a）漂流性卵的水合作用機(jī)制；（b）粘性卵的粘性形成機(jī)制。 

　　該項(xiàng)工作以“Molecular Mechanisms of Spawning Habits for the Adaptive Radiation of Endemic East Asian Cyprinid Fishes”為題在線發(fā)表于Research。水生所陳峰博士、王也可博士（現(xiàn)浙江大學(xué)博士后）和何君助理研究員為論文共同第一作者，謝平研究員和陳雋研究員為共同通訊作者。該研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB31000000）項(xiàng)目資助。 

　　論文鏈接：https://spj.sciencemag.org/journals/research/aip/9827986/