適應性輻射代表著(zhù)生命樹(shù)的快速分支，被認為是生物多樣性的關(guān)鍵驅動(dòng)因素。適應性輻射的研究對于我們理解物種多樣化形成過(guò)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)鍵驅動(dòng)因子與生態(tài)適應機制至關(guān)重要。在適應性輻射過(guò)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(zhù)重要作用。 

　　鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群是在東亞快速演化的一類(lèi)天然淡水魚(yú)類(lèi)類(lèi)群。這一類(lèi)群包括了大約44個(gè)屬和151個(gè)物種，它們表現出不同的產(chǎn)卵習性，反映了對不同水流條件的適應。這一特有類(lèi)群的進(jìn)化輻射被認為是通過(guò)產(chǎn)卵習性的改變而演化的，包括從漂流性卵到粘性卵的轉變，以響應江湖復合生態(tài)系統的形成。然而，在這種適應性輻射下，支持產(chǎn)卵習性顯著(zhù)變化的分子機制仍是未解之謎。 

　　近日，中國科學(xué)院水生生物研究所謝平研究員團隊通過(guò)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(yú)、青魚(yú)和赤眼鱒）和3個(gè)產(chǎn)粘性卵代表種（產(chǎn)粘性卵翹嘴鲌、團頭魴和達氏鲌）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)驗等多層次全面揭示了支撐鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群適應性輻射的關(guān)鍵生態(tài)特征——魚(yú)卵水合作用和粘性形成的分子機制。 

　　研究團隊發(fā)現，鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群漂流性卵通過(guò)增加卵黃蛋白的降解和Ca²⁺、Mg²⁺離子的累積來(lái)增強水合作用，而粘性卵通過(guò)產(chǎn)生粘性層和獨特的第4層來(lái)提高卵膜的粘性和硬度。多組學(xué)分析和驗證實(shí)驗表明，在適應性輻射過(guò)程中，粘性卵通過(guò)下調“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)轉運途徑來(lái)降低其水合作用。同時(shí)，粘性卵通過(guò)上調微絲相關(guān)蛋白與粘性相關(guān)蛋白的交聯(lián)、卵膜硬化相關(guān)蛋白以及卵巢內糖胺聚糖的生物合成，從而產(chǎn)生粘性。這些發(fā)現闡明了與淡水魚(yú)魚(yú)卵水合作用和粘性相關(guān)的分子生物學(xué)基礎，并明晰了鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群適應輻射的關(guān)鍵分子機制。本研究提出這些關(guān)鍵的魚(yú)卵性狀很可能在這種適應性輻射中發(fā)揮著(zhù)“魔法特征”的作用。 

圖1 鯉科魚(yú)類(lèi)東亞特有類(lèi)群適應性輻射下兩種產(chǎn)卵習性的分子機制總結示意圖。（a）漂流性卵的水合作用機制；（b）粘性卵的粘性形成機制。 

　　該項工作以“Molecular Mechanisms of Spawning Habits for the Adaptive Radiation of Endemic East Asian Cyprinid Fishes”為題在線(xiàn)發(fā)表于Research。水生所陳峰博士、王也可博士（現浙江大學(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。該研究得到中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（XDB31000000）項目資助。 

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