伊比利亚淡水和洄游鱼类线粒体基因组研究：解锁鱼类演化与保护密码

为解决伊比利亚淡水和洄游鱼类保护等问题，研究人员测定 60 个新线粒体基因组，助力相关研究与保护。

　　在欧洲西南部的伊比利亚半岛，有着独特的淡水生态系统，宛如一座神秘的水下王国，滋养着丰富多样的淡水和洄游鱼类。这里的鱼类就像隐藏在河流、湖泊中的宝藏，由于比利牛斯山脉的阻隔，与西欧长期分离，加上多样的地质和气候条件，以及河流流域的隔离，演化出了许多独特的物种，72 种本地物种中，有 50 种是该地区特有的。

然而，这座水下王国正面临着前所未有的危机。栖息地的丧失和退化、入侵物种的肆虐以及气候变化的威胁，让这些鱼类成为了脊椎动物中最濒危的群体之一，部分物种甚至徘徊在灭绝的边缘。在物种鉴定和监测方面，传统方法困难重重，已有的线粒体基因组序列不仅数量不足，仅占伊比利亚鱼类物种总数的 43%，而且还存在偏向非本地物种的问题，本地物种的公共线粒体基因组组装仅占 15% 。这种现状使得深入了解这些鱼类的遗传信息变得极为迫切，开展相关研究刻不容缓。

为了拯救这些濒危的鱼类，探寻它们的演化奥秘，来自葡萄牙、西班牙、挪威等多个国家科研机构的研究人员 Joana Veríssimo、Manuel Curto 等开展了一项关于伊比利亚淡水和洄游鱼类线粒体基因组的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Data》上，为鱼类的保护和研究提供了关键的线索和有力的支持。

研究人员采用了一系列先进的技术方法。在样本处理上，从鳍条中提取基因组 DNA，并进行质量评估。随后，使用 Illumina 技术构建文库并测序，针对不同样本子集采用不同的建库策略。测序完成后，利用 FastQC 评估读段质量，用 Trimmomatic 进行适配器去除和质量修剪，再通过 NOVOPlasty 或 GetOrganelle 进行线粒体基因组组装，借助 MITOS2 和 tRNAscan-SE 分别对蛋白质编码基因和 tRNA 进行注释 。最后，提取线粒体蛋白质编码基因和核糖体区域，经处理后用 IQ-TREE2 进行系统发育分析。

新线粒体基因组的测定与特征分析

研究人员成功获得了伊比利亚半岛 109 种淡水和洄游鱼类中 60 种的新线粒体基因组，其中 37 种来自特有物种。这些新的线粒体基因组在长度、GC 含量等方面存在差异，平均长度在 16,077 - 16,798 bps 之间，平均 GC 含量为 44.3%，不同科之间有所不同，如七鳃鳗科（Petromyzontidae）最低，为 38.4%，银汉鱼科（Atherinidae）最高，达 49.4% 。基因顺序上，多数物种与大多数脊椎动物相似，但七鳃鳗科具有独特的基因顺序，其控制区域位于 ND6 和 Cyt b 之间。

系统发育分析

通过对线粒体蛋白质编码基因和核糖体区域的分析构建系统发育树，以七鳃鳗科为外群，研究发现同一属内多个物种形成单系群，在更高分类阶元如科和目上也呈现出相应的聚类关系。这一结果为理解伊比利亚淡水和洄游鱼类的演化关系提供了重要依据。

数据记录与技术验证

研究数据记录详细，涵盖样本代码、物种、地理参考数据、采样日期等多方面信息。原始测序数据存储于 NCBI 序列读数档案库，组装的线粒体基因组和注释存于 NCBI，细胞色素氧化酶 I（COI）基因序列存于 BOLD 。技术验证显示，样本经专家鉴定，并通过与数据库比对确认，多数基因可自动注释，个别物种借助已公布的注释基因组进行比对验证。

这项研究意义重大。新测定的线粒体基因组为物种的线粒体演化研究提供了丰富素材，有助于深入了解物种的演化历程。在系统发育和生物地理学研究中，这些基因组数据能够更准确地重建鱼类的演化关系和地理分布历史。对于物种鉴定和监测，它们为非侵入性分子方法提供了可靠的参考序列，极大地提高了鉴定的准确性和监测的有效性，从而有力地支持了伊比利亚淡水和洄游鱼类的保护规划。尽管仍有部分物种的线粒体基因组有待测序，但随着研究的持续推进，伊比利亚淡水和洄游鱼类的遗传奥秘将被进一步揭开，为保护这些珍贵的生物资源奠定更坚实的基础。