秋風起，蟹腳癢，又快到品蟹時節，對于蟹的研究也取得了新的進展。學名為中華絨螯蟹的大閘蟹，“斷手斷腳”后有很強的再生能力，但斷肢后的扣蟹大多不用于養殖生產而浪費，在這個問題上，科研人員有了新的發現。

上海海洋大學水產與生命學院王成輝教授團隊，聯合學院李晨虹教授、德國波茨坦大學Michael Hofreiter教授、美國內布拉斯加大學奧馬哈分校呂國慶教授等研究人員，在中華絨螯蟹基因組與斷肢再生研究取得進展，相關研究成果發表于《科學進展》(Science Advances)。

研究成果發表于《科學進展》(Science Advances)。? 本文圖片均為上海海洋大學 供圖

(資料圖片)

這項研究探索不僅具有基礎研究意義，同時兼備產業應用價值：它為開展中華絨螯蟹的分子育種提供了重要的基因組資源和平臺，也為提升養殖生產與管理水平提供了有益指導。

高質量完成全基因組測序和組裝

中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis），俗名大閘蟹，是中國人餐桌上最常見的螃蟹品種，也是我國高經濟價值的水產甲殼動物。但由于中華絨螯蟹染色體數目多（2n=146），基因組重復序列高，長期以來一直面臨基因組組裝困難的問題。

研究團隊利用第三代測序技術結合BioNano光學圖譜和Hi-C高通量染色體構象捕獲技術進行了長江水系中華絨螯蟹的全基因組測序和組裝，獲得了染色體水平的精細基因組圖譜。

組裝的中華絨螯蟹基因組大小為1.67Gb，覆蓋其基因組大小的94.4%（1.77Gb），其中Scaffold N50為16.98Mb, Contig N50為717.3kb，共鑒定出20286個蛋白編碼基因。

中華絨螯蟹染色體水平的基因組特征。

斷肢再生的“秘密”：Innexin與SMYDA基因家族

“再生”這個詞聽起來科幻，但實際上人們的身體也一直有“再生”的能力，如傷口修復、肝臟再生……相較于哺乳動物，中華絨螯蟹的“再生”能力更為神奇，當河蟹受到外界刺激時，附著在基節與底節間的肌肉便會強烈地收縮，折斷面隨即斷開，“斷手斷腳”之后亦可再生。

“再生”能力雖強，但是這種斷肢現象在生產養殖中較為普遍，斷肢的扣蟹不用于養殖生產而浪費，斷肢的成蟹大多走入普通市場，售價低廉，對整個產業應用性和經濟價值的提升造成很大的影響。

針對中華絨螯蟹獨特的斷肢再生現象進行探索，兼具基礎研究和產業應用價值。王成輝介紹：“我們在獲得中華絨螯蟹染色體水平基因組的基礎上，進行了比較基因組學分析，以鑒別節肢動物特有的基因和基因家族。”

研究團隊通過對斷肢再生不同發育時期的比較轉錄組和基因共表達分析發現，Innexin基因家族在中華絨螯蟹斷肢再生的早期發揮著重要的分子信號傳導作用。研究首次發現，Innexin2基因在斷肢后1天內特異的表達上調，且通過調控mTORC1信號通路和免疫應答反應，介導中華絨螯蟹的斷肢再生過程。

Innexin2調控中華絨螯蟹斷肢再生的分子應答機制。

嘗試解讀細胞分化的“壓縮包”

研究還發現了中華絨螯蟹斷肢再生早期受表觀遺傳學的調控，其中SMYDA基因家族只存在于節肢動物，在中華絨螯蟹斷肢早期下調表達而在肢芽生長時期表達恢復至未斷肢時的水平。

研究團隊進一步分析發現，該基因家族還在中華絨螯蟹從大眼幼體到仔蟹的變態過程中整體差異表達，表明節肢動物特異的SMYDA基因家族在中華絨螯蟹涉及到明顯形態發生如變態、再生的生物學過程中發揮重要的表觀修飾作用。

特異的SMYDA基因家族在中華絨螯蟹斷肢再生過程中發揮表觀遺傳調控作用。

王成輝解釋，“SMYDA基因家族就好比一個掌握細胞分化和增殖的‘壓縮包’管理員，‘壓縮包’里藏著細胞分化、增殖的重要文件，這個基因家族的調控可以讓‘壓縮包’解開封印，露出基因位點，引起后續相關基因的表達。”

團隊還以南美白對蝦、羅氏沼蝦、日本沼蝦為研究對象進行了斷肢轉錄組比較分析，發現Innexin、SMYDA基因家族的相關基因在斷肢后具有與中華絨螯蟹基本一致的表達模式，推測甲殼動物具有共性的與脊椎動物不同的斷肢再生早期分子應答機制。

研究得到了上海市科技興農重點攻關項目、上海市中華絨螯蟹現代農業產業技術體系項目的資助。