海龜適應性演化與保護研究獲進展

近日，南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（以下簡稱廣州海洋實驗室）海洋生物演化與保護生物學團隊在國家自然科學基金等項目的資助下，在海龜適應性演化與保護研究方面取得新進展，首次報道了太平洋麗龜高質量染色體級別參考基因組。相關成果發表于國際學術期刊《交叉科學》（iScience）。

太平洋麗龜基因組組裝、海洋環境水生適應相關的遺傳基礎、基因組多樣性及種群歷史動態。研究團隊供圖

海龜作為海洋生態系統的旗艦物種，在珊瑚礁和海草床保護、能量循環以及維持生態穩定等方面發揮著重要作用。目前，全球公認海龜共7種，在我國分布記錄的有5種，分別是綠海龜、玳瑁、紅海龜、太平洋麗龜和棱皮龜，它們主要棲息于我國東海和南海海域，其中綠海龜在我國廣東惠東、臺灣、海南三沙市西沙群島等地存在穩定的繁殖產卵地。然而，在過去幾十年中，由于受到全球氣候變化、海洋污染和人類活動干擾等多重威脅的影響，海龜種群數量和棲息地質量持續下降。

針對這一問題，廣州海洋實驗室與廣東惠東海龜國家級自然保護區管理局、三沙市海洋保護區管理局合作報道了太平洋麗龜高質量染色體級別參考基因組，大小為2.22Gb，共28條染色體（包括11條大染色體和17條小染色體），Contig N50為97.3 Mb。與其他四種海龜（棱皮龜、綠海龜、玳瑁和紅海龜）比較，研究團隊發現，五種海龜基因組序列共線性在整體上表現非常保守，但太平洋麗龜存在1處染色體分裂/融合事件（紅海龜部分Chr13與Chr28對應太平洋麗龜Chr28）。

此外，與嗅覺、視覺、病毒防御和長壽相關的基因在太平洋麗龜中發生了一系列變化。例如，在太平洋麗龜基因組中，嗅覺受體基因占整個擴張基因家族的36.6%，且I型嗅覺受體基因（探測水體氣味）數量是II型嗅覺受體基因（探測空氣氣味）數量的3.4倍，這可能與其長期水生環境適應相關。與視覺（HIPK2和TGIF2）和長壽（TSC1，STK11和SESN1）相關基因在太平洋麗龜中發生了正選擇或加速進化，同時這些基因在整個海龜類群中也存在特異氨基酸變異位點。

經遺傳多樣性分析后，團隊發現，太平洋麗龜小染色體SNP和INDEL變異程度均顯著高于大染色體；中性遺傳變異程度高于適應性遺傳變異。整體上太平洋麗龜表現出較低的全基因組雜合度（6.45e-4），這與其歷史上種群數量的長期下降是一致的。

基于對太平洋麗龜與其它龜鱉物種基因組的比較研究，研究團隊初步揭示了與嗅覺、視覺、病毒防御和長壽等相關基因的適應性改變可能是太平洋麗龜次生海洋環境適應的重要遺傳基礎；同時，太平洋麗龜種群的長期衰退及較低的全基因雜合度，提示未來我們需要對該物種給予更多的關注和保護。

該研究為海龜這一重要海洋瀕危旗艦物種類群的演化和保護提供了重要的參考依據。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.111776