近日，厦门大学海洋与地球学院、海水养殖生物育种全国重点实验室徐鹏教授团队在粒突箱鲀基因组演化方面取得新进展，相关成果以“Evolutionary balance between genomic conservation and coral reef adaptation in the yellow boxfish (Ostracion cubicus)”为题发表于Zoological Research，并入选当期封面。该研究通过基因组测序、比较基因组、进化基因组、比较转录组等方法探索了粒突箱鲀在鲀形目中的进化地位及其特殊表型适应的分子基础，定位到与其骨板形成相关的多个候选基因和通路及硬骨鱼骨板趋同进化信号，为真皮的骨板进化及粒突箱鲀适应珊瑚礁生境提供了新见解。

图1 《Zoological Research》2025年 46卷 第3期 Inside back cover image

研究背景

粒突箱鲀（Ostracion cubicus）隶属鲀形目（Tetraodontiformes）、箱鲀科（Ostraciidae）、箱鲀属（Ostracion），主要分布于印度洋-西太平洋的珊瑚礁区域。其所属鲀形目在白垩纪末期经历了快速的适应性辐射，以往基于线粒体基因组及若干核基因的系统发育进化树之间存在较大的分歧，亟需在全基因组水平上更加深入解析。同时，粒突箱鲀全身包被有适应珊瑚礁环境的坚硬骨板外壳，是研究鱼类骨板发育和珊瑚礁适应性演化的绝佳实验材料。

研究结果

本研究构建了一个更加连续的染色体级别粒突箱鲀基因组图谱。粒突箱鲀拥有鲀形目中最大的基因组，这主要归因于转座元件的扩增。基于19个鱼类全基因组和131个物种线粒体基因组的系统发育关系支持将鲀形目分为三个主要姊妹群（箱鲀科-翻车鲀科Molidae、四齿鲀科Tetraodontidae、鳞鲀科Balistidae-单角鲀科Monacanthidae）。

图2 鲀形目系统发育关系重建

比较基因组分析表明，粒突箱鲀是一个接近鲀形目祖先的物种，具有鲀形目中较早的分化时间和最多的HOX基因家族成员。尽管基因组整体保守，但一些遗传和环境变化可能是粒突箱鲀表型适应的关键驱动因素，包括中新世-上新世过渡期间的气候变冷、近期的DNA和LINE转座子爆发、独特的染色体重排以及基因家族扩张。许多正选择基因和快速进化基因与骨骼发育相关，如bmp7、egf7和bmpr2。

粒突箱鲀骨板和尾部皮肤的比较转录组分析揭示了与骨板形成相关的多个候选基因和通路，如postn、scpp1以及TGF-β信号通路。此外，一个eda氨基酸突变及其蛋白质结构预测结果可能指示硬骨鱼骨板的趋同进化。

图3 粒突箱鲀骨板形成的转录调控

该研究为真皮骨板进化及粒突箱鲀珊瑚礁生境适应提供了新的见解，为保守基因组与驱动珊瑚礁适应的非保守因素间的进化平衡提供了有力案例。

研究团队及资助

该论文的共同第一作者为厦门大学海洋与地球学院硕士生胡水木和博士生周志雄，共同通讯作者为徐鹏教授和周涛副教授。该研究获得广东省基础与应用基础研究基金项目（2020A1515110882）和国家杰出青年科学基金项目（32225049）的联合资助。

论文来源

Shui-Mu Hu#, Zhi-Xiong Zhou#, Jun-Yi Yang, Zhou Jiang, Fei Pu, Qing-Ming Qu, Tao Zhou*, Peng Xu*. 2025. Evolutionary balance between genomic conservation and coral reef adaptation in the yellow boxfish (Ostracion cubicus). Zoological Research, 46(3): 661-674. DOI: 10.24272/j.issn.2095-8137.2024.388

文章链接

https://www.zoores.ac.cn/article/doi/10.24272/j.issn.2095-8137.2024.388

供稿：胡水木

编辑：苏颖

审核：刘敏、李骁麟、陈向柳