中國科學(xué)院南海海洋研究所李潔研究員團(tuán)隊(duì)和林強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在珊瑚繁殖策略的遺傳演化規(guī)律與氣候變化影響下的分布動(dòng)態(tài)研究取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Genomic insights into the brooding reproduction and climate-driven dynamics of Pocillopora damicornis in the Anthropocene”為題，于2025年3月17日在線發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊SCIENCE?CHINA Life Sciences。研究員李潔、副研究員劉雅莉和研究員張志新為共同第一作者，研究員李潔、院士張偲和研究員林強(qiáng)為共同通訊作者。
全球氣候變化影響下，造礁石珊瑚種群的恢復(fù)與維持是珊瑚礁可持續(xù)發(fā)展的核心問題，而珊瑚繁殖策略是種群恢復(fù)和長期存續(xù)的關(guān)鍵。據(jù)此，本研究聚焦了典型珊瑚物種繁殖模式及其對未來氣候變化的適應(yīng)性特征。研究團(tuán)隊(duì)率先對孵幼型鹿角杯形珊瑚基因組開展系統(tǒng)分析，并通過與其他八種石珊瑚的比較基因組解析，發(fā)現(xiàn)鹿角杯形珊瑚參與神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌和發(fā)育相關(guān)的基因存在顯著擴(kuò)張和快速進(jìn)化現(xiàn)象，并受到強(qiáng)烈正選擇信號(hào)，暗示這些基因可能在其孵幼型繁殖過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本研究通過開展了珊瑚的溫度受控實(shí)驗(yàn)，基于轉(zhuǎn)錄組等分析發(fā)現(xiàn)高溫脅迫可通過調(diào)控激素分泌和免疫反應(yīng)，對鹿角杯形珊瑚的繁殖效能產(chǎn)生不利影響。
此外，研究團(tuán)隊(duì)基于物種基因組PSMC分析，重構(gòu)了分布在印-太海域的四種排卵型和兩種孵幼型石珊瑚的有效種群歷史演化規(guī)律；同時(shí)，利用物種分布模型（SDMs）分析，明確了六種排卵型和六種孵幼型石珊瑚在未來氣候變化情景下的動(dòng)態(tài)分布規(guī)律，其中，結(jié)果表明鹿角杯形珊瑚的分布范圍將顯著收縮。
團(tuán)隊(duì)前期通過共生細(xì)菌分離培養(yǎng)、基因組和代謝物分析，證實(shí)鹿角杯形珊瑚宿主與共生細(xì)菌之間的營養(yǎng)互作（mSystems，2022）；并且，發(fā)現(xiàn)共生丙酸桿菌可減輕鹿角杯形珊瑚熱白化（Environmental Microbiome，2023）。本研究通過學(xué)科交叉，為深度解析珊瑚繁殖策略演化模式與環(huán)境適應(yīng)性提供了新的研究視角。
該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
論文信息：Jie Li#*,Yali Liu#,Zhixin Zhang#,Yu Chen,Jian Zhang,Haiyan Yu,Yingyi Zhang,Cong Liu,Zhuang Shao,David G. Bourne,Meng Qu,Si Zhang*,Qiang Lin*. Genomic insights into the brooding reproduction and climate-driven dynamics of Pocillopora damicornis in the Anthropocene. 2025
文章鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-024-2821-0
圖1 鹿角杯形珊瑚繁殖模式演化的遺傳調(diào)控特征及其氣候變化下種群分布規(guī)律
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