进展中的纤毛虫学研究:新格局、新窗口与新拓展

本文综述了作者及所在团队近30年来在海洋纤毛虫领域所取得的系列创新型研究成果。主要概括如下:(1)开拓了中国沿海自由生活类群的区系分类、生态学以及养殖动物病原学等研究,覆盖了温带、热带海区各生境中纤毛门内40余目级阶元,构建了我国长期缺失的海洋类群的物种与基因多样性资料,阐述了特定时空格局下的区系构成与群落演替规律以及主要海水养殖动物的危害性病原等,建立了包括新纲、新目、新科、新属和新种等在内的大量新阶元,系统地描述了近千种的形态分类学信息;(2)完成了1 700余种/种群DNA库、1 400余条标记基因库等纤毛虫遗传资料库的构建;在标记基因序列分析基础上,对纤毛门13个纲、55个目级阶元的系统发育进行了深层次的梳理和探讨,解答了纤毛虫系统演化、阶元定位等方面的诸多科学问题;(3)在细胞发生学研究方面,以腹毛类纤毛虫为材料,围绕无性生殖期间的个体发育,研究刻画了100余种-属的细胞分化与模式构建过程,揭示了大量发生学新现象并形成了领域内首部全视角专著《腹毛类纤毛虫的细胞发生模式》;(4)在基因组学与基因进化研究方面,针对进化地位特殊、环境依赖以及类群代表性种类,阶段性地完成了近百种单细胞基因组的常规测序和6个种的深度分析,研究揭示了钩刺斜管虫大小核基因重组模式等进化生物学新现象;(5)在基因条形码研究方面,以重要模式生物游仆虫属、草履虫属等类群为材料,开展了DNA条形码的筛选和技术优化探索,提出了COI基因和28S rRNA基因D1~D2区可有效刻画近缘种或隐存种这一新观点;(6)在表观遗传学研究方面,探讨了四膜虫组蛋白单甲基化酶TXR1对复制延伸的影响、N6-腺嘌呤甲基化的全基因组分布模式及决定因素、反式和顺式作用元件对核小体分布的协同作用以及RNAi和Polycomb通路关键蛋白对转座子沉默与激活的调控作用与机制。上述研究成果历史性地改变了纤毛虫学研究格局,极大地提升了我国原生动物学研究的国际地位。

进展中的原生动物学研究:热点领域与新格局

原生动物是一大类动物性单细胞真核生物.其高度特化的细胞结构与生理特征,独具的进化地位以及与环境、资源、人类健康和动物疾病间的密切关系,特别是其兼具的"细胞"与"动物"这个二元性统一体特性,使得以原生动物为模式或对象的研究在以细胞学、遗传学、适应与进化为代表的基础生物学、环境生物学、人类的健康与疾病防治、水产养殖及畜牧业等应用学科均具有十分广泛的科学意义和重要的应用价值.半个多世纪以来,伴随着研究队伍的不断壮大和发展,我国的原生动物学研究从早期经典的分类学、寄生虫学、生态学,逐步拓展到今天全面、深入地涉足涵盖基础与应用生物学各学科分支领域.在最近的几十年中,我国聚焦在海洋纤毛虫的多样性与系统学、表观遗传学、细胞生物学、比较基因组学、以寄生原虫为核心的免疫生物学、病害生物学、以鞭毛虫为核心的进化生物学、以海淡水纤毛虫和阿米巴等为核心的原生动物生态学等方向并取得了全面和长足的进展,许多代表性成果处于该领域国际前沿水平.本文扼要陈述了我国原生动物学各主流团队近年来的工作进展,介绍了该领域当前的研究热点和前沿性科学问题,同时对相关领域未来的发展进行了前瞻性描绘和规划.