染色体水平基因组组装及注释为黄斑蓝子鱼遗传育种与研究提供关键资源

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly and annotation of the White-spotted spinefoot Siganus canaliculatus

为解决黄斑蓝子鱼基因组缺失阻碍遗传育种和基础研究的问题，研究人员开展其基因组组装和注释研究，成果为相关研究提供资源。

　　# 黄斑蓝子鱼基因组研究：解锁海洋鱼类遗传密码，助力水产发展
在广袤的海洋世界里，黄斑蓝子鱼（Siganus canaliculatus）是一种独特且具有重要经济价值的鱼类。它广泛分布于热带和亚热带海域，肉质富含营养，是我国南方沿海地区重要的水产养殖品种。然而，长期以来，黄斑蓝子鱼的遗传育种以及对其特殊生理特征（如鳍棘有毒腺）的深入研究，一直受到其基因组信息缺失的严重阻碍。就好比在黑暗中摸索，没有基因组这张 “地图”，科研人员难以精准地开展相关研究，无法深入了解其遗传机制，也难以培育出更优良的品种 。

为了突破这一困境，中国水产科学研究院南海水产研究所和华南师范大学生命科学学院等机构的研究人员携手合作 ，开展了黄斑蓝子鱼染色体水平基因组组装和注释的研究。这项研究成果发表在《Scientific Data》上，为相关领域的研究提供了重要的基础资源。

研究人员采用了多种前沿技术。首先，通过采集野生黄斑蓝子鱼的肌肉样本，提取 DNA 和 RNA。利用 PacBio HiFi 测序技术，获得了高质量的长读长序列；运用 Hi-C 技术，构建了染色体相互作用图谱，将大部分组装序列定位到 24 条假染色体上 。同时，结合 Iso-seq 和 RNA-seq 技术，为基因预测提供了丰富的转录本信息。

研究结果

1. 基因组组装：组装的黄斑蓝子鱼基因组大小为 547.39 Mb，contig N50 达到 21.41 Mb，scaffold N50 为 21.79 Mb 。利用 Hi-C 接触图，约 95.32%（521.76 Mb）的组装序列被成功放置到 24 条假染色体上 ，这一成果准确地揭示了基因组的染色体结构，为后续研究提供了坚实的框架。
2. 重复元件注释：研究发现，约 16.37% 的基因组由重复元件组成 。其中，长末端重复序列（LTR）占 2.58%，DNA 转座子（TIR）占 4.19%，非长末端重复序列（nonLTR）占 0.38%，非 DNA 转座子（nonTIR）占 0.58%，其他重复区域占 8.1% 。这些重复元件在基因组的进化和功能中可能发挥着重要作用。
3. 基因结构预测和功能注释：综合从头预测（Ab initio prediction）、基于同源性的预测（Homology-based prediction）和基于转录组的预测（Transcriptome-based prediction）三种方法，研究人员共预测出 25,323 个蛋白质编码基因 。其中，96.96% 的基因在至少一个蛋白质数据库中得到了功能注释 。这一结果为深入了解黄斑蓝子鱼的基因功能和生物学过程提供了关键线索。此外，研究人员还对非编码 RNA（ncRNAs，如 tRNAs、rRNAs、miRNAs、snRNAs 和 snoRNAs）进行了注释，预测出 1352 个 miRNA、1551 个 tRNA、2968 个 rRNA、260 个 snRNA 和 209 个 snoRNA 。这些非编码 RNA 在基因表达调控等方面具有重要作用。
4. 基因组质量评估：通过 BUSCO 评估，结果显示 98.6% 的 BUSCO 基因被鉴定为完整 ，表明该基因组组装具有较高的完整性和准确性。蛋白质的完整性评估也显示，96.6% 的 BUSCOs 被鉴定为完整 ，进一步验证了基因组注释的可靠性。

研究结论与意义

这项研究成功完成了黄斑蓝子鱼染色体水平的基因组组装和注释，为其遗传育种和分子机制研究提供了重要的基础资源。通过解析基因组信息，科研人员可以深入探究黄斑蓝子鱼的遗传多样性、进化历程以及特殊生理特征的分子机制。例如，其鳍棘有毒腺的毒素来源与基因的关系，以及能够合成高度不饱和脂肪酸（HUFAs）的遗传基础。这不仅有助于推动水产养殖产业的发展，培育出更具优良性状的品种，还为海洋生物多样性保护和生态研究提供了有价值的参考。

同时，该研究成果也为其他海洋鱼类的基因组研究提供了借鉴和范例。随着基因组技术的不断发展，越来越多的海洋生物基因组将被解析，这将有助于我们更好地理解海洋生态系统的奥秘，为可持续利用海洋资源奠定坚实的基础。

总之，黄斑蓝子鱼基因组的成功组装和注释，是海洋生物研究领域的一项重要突破，为未来的研究开辟了广阔的前景，有望在水产养殖、生物进化和海洋生态保护等多个方面发挥重要作用。