新聞稿

浸大率基因組研究　揭開福壽螺為禍之謎

星期一, 2019年8月12日

福壽螺屬於「蘋果螺科」腹足綱軟體動物，是惡性入侵生物，對世界各地的農作物造成嚴重破壞。香港浸會大學（浸大）生物學家領導的基因組研究，通過比較和分析四種同屬蘋果螺科的物種，發現福壽螺在進化過程中形成了對外在環境有極高敏感度、對植物纖維素有極強消化力的特性，並產生了具堅硬鈣質蛋殼和神經毒素的卵塊。研究結果將有助研發以基因方法防治這種「見青即吃」的農害。

四種蘋果螺科物種是非洲的Lanistes nyassanus，以及南美的Marisa cornuarietis和兩種福壽螺（Pomacea canaliculata、Pomacea maculata），當中以福壽螺最具侵略性。福壽螺在淡水生長，原生於南美洲，現已蔓延至世界各地的熱帶和亞熱帶地區。在亞洲國家特別是中國、日本、泰國和菲律賓，牠們被視為破壞稻米的頭號害蟲。

福壽螺在80年代初入侵香港，廣泛分佈於新界各淡水棲息地。本港稻田不多，福壽螺轉而侵害菜田，為害通菜和西洋菜等半水生蔬菜。此外，由於牠們有雜食特性，既吃植物又捕食池塘和溪流的底棲生物，對濕地的生物多樣性造成嚴重威脅。

浸大生物系副系主任邱建文教授率領的研究團隊，成員來自本港、中國內地、美國、阿根廷和法國，對四個蘋果螺科物種的基因組進行測序和組裝。

基因組進化分析顯示，蘋果螺科物種的歷史可追溯至1億5000萬年前的古老岡瓦那大陸，隨着岡瓦那在大約一億年前分裂，牠們也在非洲和南美洲各自進化。非洲的Lanistes和南美的Marisa保留了從前水中產卵的特性，南美洲的福壽螺Pomacea則進化至在陸地產卵。因此，比對非洲和南美洲的蘋果螺科物種，有助研究人員從基因組進化的角度，揭開福壽螺具高度侵略性的原因。

感應環境與消化植物能力

研究小組比對蘋果螺科物種和其他軟體動物的基因組，發現牠們有28個基因家族明顯擴充，當中包括在觸鬚發現具有化學感應功能的基因，顯示蘋果螺科物種的環境感知能力或已增強。

纖維素是植物細胞壁的主要成分，即植物的支撐結構，令植物保持堅硬和強壯。動物大多依賴腸道內的細菌或真菌來分解纖維素，蘋果螺科物種卻擁有多組纖維素酶基因，令牠們可以分泌纖維素酶直接分解纖維素，這有助解釋為何蘋果螺科物種能夠吃掉和消化多類植物，嚴重破壞各種淡水濕地。

形成堅硬蛋殼

研究團隊又分別比對四種蘋果螺科物種的基因組，包括在水中產卵的Marisa和Lanistes，以及兩種在陸上產卵的福壽螺Pomacea。當中，兩棲的福壽螺在水中生活卻在陸上產卵，可避開卵在水中被吃掉或被寄生的威脅，是適應環境的關鍵進化。

福壽螺要在陸上產卵繁殖，卵必須具備存活的條件。研究團隊首次發現，鈣質蛋白CaBP有助形成堅硬的蛋殼，令福壽螺的卵受到保護，並防止變乾。

新防禦性蛋白

除了堅硬的蛋殼，研究團隊發現福壽螺的卵含有一種名為PV2的新神經毒素，能抵禦陸上的捕食者。過去的研究顯示，PV2是兩種蛋白的複合物：具有神經毒性並能攻擊細胞膜的MACPF，以及一種對付捕食者特定細胞膜的凝集素（tachylectin）。研究團隊比對基因組後發現，福壽螺經過多次基因複製，蛋白腺演化出能夠分泌PV2神經毒素的新功能，螺卵因而含有PV2，而這亦是福壽螺祖先的另一關鍵進化，令牠們由在水中產卵變成在陸上產卵。

研究意義

「蘋果螺科」是軟體動物中「新進腹足類」（Caenogastropoda）的早期分枝。新進腹足類物種極其多樣化，佔所有腹足類物種六成以上。目前已發表的軟體動物基因組資料甚少，因此，比較蘋果螺科物種及其他軟體動物的基因組，甚具研究價值。

邱教授表示：「『新進腹足類』有重要的生態價值，且物種豐富，團隊發現的基因組資料有助了解牠們祖先的基因組特徵，是寶貴的資源。鑑於多個蘋果螺科物種都是臭名昭彰的農害，研究成果可用來研發有效的防控方法，包括生產化學除蟲劑，以及從基因遺傳着手，干擾蘋果螺科物種的核糖核酸。」

本港研究團隊的成員來自浸大和香港科技大學，外地合作夥伴來自內地的深圳大學；美國的霍華德‧休斯醫學研究所、斯托瓦斯醫學研究所、畢夏普博物館和夏威夷大學；阿根廷的組織學與胚胎學研究所、庫約國立大學和國立拉普拉塔大學；以及法國的里爾大學。

研究結果已在國際期刊《Molecular Biology and Evolution》發表，詳情可瀏覽https://academic.oup.com/mbe/article/36/7/1507/5449616。

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