2025年2月，我院生物进化团队张代臻教授团队在国际知名期刊 BMC Biology上发表了题为“The chromosome-level genome provides insights into the adaptive evolution of the visual system in Oratosquilla oratoria”的研究论文。该研究填补了国际上口足目类群物种基因组的空白，并且为理解甲壳类动物视觉系统的多样性和复杂性提供了新的视角，有利于口虾蛄的保护和可持续利用。盐城师范学院湿地学院生物进化研究团队张代臻教授、已毕业生孙晓丽（广西大学博士）、华中农业大学陈连福、福建农林大学林联宇为共同一作，湿地学院王刚副教授、唐伯平教授、张代臻教授和西北工业大学李永鑫教授为本文的共同通讯作者。该研究得到国家自然基金项目支持。

口虾蛄（Oratosquilla oratoria），又名螳螂虾，是一种具有重要经济价值的海洋甲壳类动物，广泛分布于中国、日本和韩国沿海水域。虾蛄以鲜艳的色彩、独特的身体结构和卓越的捕食能力而闻名，其高度发达的视觉系统使其能够感知广泛的色觉和偏振光。然而，由于缺乏高质量的基因组组装，人们对口虾蛄视觉系统发育的分子机制知之甚少。

该研究利用 PacBio 长读测序、Illumina 短读测序和 Hi-C 技术，成功构建了口虾蛄的染色体水平基因组，基因组大小为 2.97 Gb，包含 44 条伪染色体。基因组的 Contig N50 达到 1.66 Mb，Scaffold N50 为 65.98 Mb，整体锚定率约为 95.27%。BUSCO 评估显示基因组完整性为 90.3%，预测出 30831 个基因模型。口虾蛄基因组中超过一半的区域被重复序列覆盖，其中长散在核元件（LINE）占比高达 19.58%，显著高于其他类型的重复序列。口虾蛄基因组中近期（约 0.17-0.27 百万年前）发生了大规模的长末端重复序列（LTR）扩张，这一现象在其他海洋甲壳类动物中也有所观察，表明这些物种可能在该时期经历了剧烈的环境变化。

通过系统发育分析，研究者发现口虾蛄与十足目（包括对虾亚目和真虾亚目）关系密切，而与剑尾目（Merostomata）的马蹄蟹（Carcinoscorpius rotundicauda）作为外类群时，口虾蛄与十足目明显分离。基于估计的分歧时间，口虾蛄与小龙虾（Cambarus）和蟹类的共同祖先大约在 5.922 亿年前分化，而对虾亚目和真虾亚目大约在 3.785 亿年前分化。此外，研究还发现口虾蛄的进化速率介于对虾亚目和真虾亚目之间，这可能与它们不同的生态位和环境条件有关。

视蛋白基因家族扩张：口虾蛄基因组中鉴定出 34 个视蛋白基因，包括 7 个长波长敏感（LWS）视蛋白基因、26 个中波长敏感（MWS）视蛋白基因和 1 个短波长敏感（SWS）视蛋白基因。其中，MWS 视蛋白基因通过串联重复显著扩张，形成了三个独立的基因簇，分别命名为 MWS-I、MWS-II 和 MWS-III，其中 MWS-I 和 MWS-II 显著扩张，而 MWS-III 在口虾蛄基因组中丢失。为了验证 MWS 视蛋白基因的功能，研究者将口虾蛄暴露于绿光（520-530 nm 波长）下 12 小时，发现 5 个 MWS 视蛋白基因显著激活，而在可见光谱下几乎不表达，这表明口虾蛄的 MWS 视蛋白可能在特定生态需求下被激活，如捕食、躲避天敌或选择配偶。这一结果也表明，口虾蛄的视觉系统可能经过特殊进化，以适应其在浅海环境中对绿光的高敏感性。

角膜相关基因鉴定：口虾蛄具有比其他甲壳类动物更厚的角膜，研究者通过比较转录组分析，发现一个串联重复的几丁质蛋白（CP）基因簇在口虾蛄眼组织中特异性扩张并表达。该 CP 基因簇包含 16 个 CP 基因，分布在约 203 kb 的基因组区域中。通过系统发育分析，研究者发现该 CP 基因簇在口虾蛄基因组中特异性扩张，且仅在口虾蛄的眼组织中表达，而在其他甲壳类动物中未检测到表达。角膜的增厚有助于优化光的折射，提高视觉清晰度，同时为口虾蛄提供更强的物理保护，使其能够在捕食和防御时减少角膜损伤的风险。