青藏高原（Qinghai-Tibet Plateau，QTP）引起極端環(huán)境而具有最高的生物多樣性，為研究適應性進化提供了一個理想的天然實驗室。近期，來自復旦大學、云南大學、青海民族大學、中科院水生生物研究所、牛津大學等處的研究人員，在Nature子刊《Scientific Reports》在線發(fā)表了題為“The genome and transcriptome of Trichormus sp. NMC-1: insights into adaptation to extreme environments on the Qinghai-Tibet Plateau”的學術(shù)成果。

本研究通訊作者是復旦大學生命科學學院的博士生導師鐘揚教授。鐘揚教授在1979年考入中國科學技術(shù)大學少年班，1984年畢業(yè)于該校無線電電子學系。日本國立綜合研究大學院大學生物系統(tǒng)科學博士。1984-1999年在中科院武漢植物所工作（1996年起任研究員），其間在美國加州大學柏克萊分校和密西根州立大學合作研究4年。2000年起任復旦大學生命科學學院教授，進化生物學中心主任，主要從事植物分子進化和生物信息學研究。2009年被教育部批準為長江計劃特聘教授（西藏大學），中組部第六批援藏干部。主要研究方向為植物分子進化、生物信息學、系統(tǒng)生物學分析和計算機模擬。

在這項研究中，研究人員生成了青藏高原藍藻Trichormus sp. NMC-1的基因組序列草圖，并在低溫下進行了全轉(zhuǎn)錄組測序，以探討T. sp. NMC-1適應特殊環(huán)境的遺傳學機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它的基因組序列是5.9 Mb，具有39.2%的G+C含量，總共包括5362個CDS。系統(tǒng)進化樹表明，這一菌株屬于Trichormus和Anabaena集群。T. sp. NMC-1和六個近緣種之間的基因組對比顯示，在T. sp. NMC-1基因組中，功能未知的基因占據(jù)了更高的比例(28.12%)。

此外，該研究分析了特定的、明顯正向選擇的、擴張純正群的和差異表達的一些基因的功能——這些基因參與信號轉(zhuǎn)導、細胞壁/膜生物起源、次生代謝產(chǎn)物的生物合成、能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換，旨在闡述特殊的適應特征。進一步的分析表明，CheY-like基因、胞外多糖和類菌胞素氨基酸樣的氨基酸，可能在極端環(huán)境的適應性中扮演重要的角色?？偠灾@些結(jié)果表明，藍藻對青藏高原極端環(huán)境的適應性背后，有著復雜的遺傳學機制。

作為生物進化研究中的熱點和難點，青藏高原生物對生境的適應機制和策略，一直倍受科學家們的關(guān)注。2014年5月12日，Nature雜志以“比喜馬拉雅更早的西藏山脈（Tibet mountainous long before Himalayas）”為題報道了丁林研究員為首的研究組在國際地學著名刊物《地球與行星科學通信》發(fā)表的成果。該項研究指出，青藏高原南部的岡底斯山在5500萬年時已隆升到4500米，大大早于喜馬拉雅山脈達到這一高度的時間。

2014年9月，中國科學院水生生物研究所何舜平學科組采用PCR及RACE的方法獲得不同進化等級裂腹魚類加倍的hif-α基因（hif-1αA，hif-1αB，hif-2αA 和 hif-2αB），通過序列分析、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系構(gòu)建、正向選擇檢驗以及hif-α基因體外表達和轉(zhuǎn)錄活性研究，來探討裂腹魚類基因多倍化對青藏高原的適應性進化機制。

2015年1月13日，全球首個青稞基因組圖譜正式繪制成功，其研究成果在線發(fā)表在PNAS雜志上，該研究對青稞的西藏地方品種Lasa Goumang 進行了全基因組測序及圖譜繪制，獲得了大小為3.89Gb的基因圖譜，共包含36,151個蛋白編碼基因。 青稞基因組的發(fā)表，不但幫助我們更好的理解大麥類作物的不同馴化途徑，同時也使得我們能夠結(jié)合大麥，小麥，以及其祖先品種一窺麥族的進化歷史。而耐寒缺氧等極端環(huán)境的適應性問題更好的為我們進行高原類作物的改良指明了方向，有助于解決民生中的糧食問題。