Nature子刊发表虹鳟鱼基因组测序

　　

生物通报道：法国国家农业研究院的Yann Guiguen领导跨国研究团队，对虹鳟鱼基因组进行了测序，并将结果发表在本周的Nature Communications杂志上。解读这种生物的遗传学信息，可以帮助人们进一步理解脊椎动物的进化。

在大约一亿年前，虹鳟鱼发生了一次罕见的基因组加倍，研究人员通过测序分析了这一事件后的基因演化情况。大多数进化过程涉及突变的出现和有利性状的选择，而基因组加倍则不同。这一事件生成了基因组的副本，对副本进行编辑不会危害原始的版本。

通常情况下，由于后代发生了大量的遗传学改变，人们往往难以分析基因组加倍事件。不过，一亿年对于加倍事件来说相对较短，所以研究者们能够一睹鳟鱼的进化编辑过程。（相关文章：盘点基因组测序的最新成果）

“人类和绝大多数脊椎动物的基因组加倍事件比较久远，仍然存在的重复基因比较少，”文章的共同作者，华盛顿州立大学的Gary Thorgaard说。“绝大多数重复基因被遗失，或者被修饰得面目全非。但鳟鱼基因组中的许多重复基因依然存在。”

虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）能够在多种温度和水质条件下蓬勃生长，并且已经被人类成功驯化。由于人类的介入，现在这种鱼已经从环太平洋地区，扩散到了六大洲的水域中。

华盛顿州立大学的研究人员将来自阿拉斯加的Swanson系虹鳟鱼进行了克隆，以确保对同一条鱼进行连续性的研究，简化对测序结果的解读。

“此前已经有一些针对Swanson克隆系的研究，”Thorgaard说，“这些研究中的数据，为我们测序和解读虹鳟鱼的基因组提供了帮助。”

研究人员从鱼鳍组织提取DNA，并对其进行了测序。他们通过基因组序列和基因表达数据向人们展示，自从基因组加倍事件发生以来，约有半数的蛋白编码基因被删除。但几乎所有的microRNA基因都得以保留，帮助调控基因的表达。

研究人员还发现，在涉及胚胎发育和神经连接形成时，虹鳟鱼保留了原始或近乎原始的基因。这项研究指出，基因组加倍事件之后的基因演化，比人们之前预想的要慢得多。

“我们看到，基因在不同情况下的演化速率并不相同，”Thorgaard说。“像肺鱼和腔棘鱼这样的生物活化石，在漫长的进化史中并没有发生多少改变。而其他一些动物（例如北极熊），进化得比较晚。研究显示，虹鳟鱼的基因组加倍之后，基因的演化过程比其它大多数脊椎动物更慢，我们可以看到这一过程的进行。”

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

The rainbow trout genome provides novel insights into evolution after whole-genome duplication in vertebrates

Vertebrate evolution has been shaped by several rounds of whole-genome duplications (WGDs) that are often suggested to be associated with adaptive radiations and evolutionary innovations. Due to an additional round of WGD, the rainbow trout genome offers a unique opportunity to investigate the early evolutionary fate of a duplicated vertebrate genome. Here we show that after 100 million years of evolution the two ancestral subgenomes have remained extremely collinear, despite the loss of half of the duplicated protein-coding genes, mostly through pseudogenization. In striking contrast is the fate of miRNA genes that have almost all been retained as duplicated copies. The slow and stepwise rediploidization process characterized here challenges the current hypothesis that WGD is followed by massive and rapid genomic reorganizations and gene deletions.