应西北工业大学王文教授的邀请,苏州大学王晗教授和钟英斌副教授共同参与合作研究揭示驯鹿丢失生物节律的新机制”,研究成果以驯鹿适应北极环境机制(“Biological adaptations in the Arctic cervid, the reindeer (Rangifer tarandus))为题于621日在《Science》发表。该研究入选当期Science封面并配有评述文章,我院钟英斌副教授为本文的共同第一作者。该项研究由西北工业大学和中国农业科学院特产研究所牵头,苏州大学和挪威哥本哈根大学等单位参加。

地球24小时的自转导致了一个白天和黑夜的循环,驱动着能量收集和能量储存的日节奏。地球上的各类生物,从简单的单细胞生物到各种动植物直至复杂的人类,为适应地球的自转所带来的光、温度等环境变化,产生了大约24h为周期的生物节律现象,即生物钟(Circadian clocks)。生物钟调节可以发生在分子、生化、细胞、生理及行为等各级水平,对各种基本的生命活动如睡眠、发育、生殖和免疫等发挥调控作用。北极地区的生存环境恶劣,冬季气温寒冷和食物贫乏,以及极长的的光照或黑暗期,然而,人们对北极生物是如何适应这种极端环境知之甚少。驯鹿(Rangifer tarandus)自然分布在北极和亚北极地区,是研究北极生物如何适应这种极端环境的理想物种。已有的研究表明,驯鹿没有24小时的日节律,但是其内在分子机制尚不清楚。该项研究发现,驯鹿的生物钟调控环路中的核心生物钟基因(PER2)发生了驯鹿特异性的突变,导致PER2基因与另一个核心生物钟基因(CRY1)无法结合,可能导致驯鹿丧失了昼夜节律分子钟,从而能适应北极极昼和极夜的环境。这项研究揭示了驯鹿适应北极极昼或极夜的分子机制,为北极及其它极端环境动物的适应提供了研究基础。

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