全基因组测序揭示 X 光鱼（Pristella maxillaris）透明之谜及其重要遗传资源价值

《Scientific Data》：A complete telomere-to-telomere chromosome-level genome assembly of X-ray tetra (Pristella maxillaris)

为探究 X 光鱼（Pristella maxillaris）独特透明表型的分子机制，深圳大学等机构研究人员构建其 T2T 基因组，成果为相关研究提供重要资源。

　　

揭开 X 光鱼透明奥秘：全基因组测序带来新突破

在神秘的南美洲亚马逊河流域下游，生活着一种独特的鱼类 ——X 光鱼（Pristella maxillaris）。它那近乎透明的身体，就像大自然精心打造的艺术品，不仅在观赏鱼市场上备受青睐，自 1990 年代引入中国后便吸引众多爱好者目光，更是在生物医学研究领域展现出巨大潜力。透过它透明的身体，科学家们仿佛拥有了一扇观察生物内部结构的天然窗户，能直观地研究其骨骼与内脏构造，为探索生物奥秘提供了绝佳模型。

然而，长期以来，X 光鱼虽备受关注，但对其独特透明表型背后的分子机制，科学界却知之甚少。过往研究仅停留在生态适应性、形态特征和行为习性等方面。尽管通过转录组研究发现，与黑色素合成相关的基因（如tyr和tyrp1）表达下调，与彩虹细胞相关的嘌呤代谢途径基因（如gart和hprt）表达降低，可这些只是冰山一角，其透明的根本原因依旧迷雾重重。而基因组学数据的匮乏，更是让研究举步维艰。目前仅有线粒体基因组和转录组数据的报道，完整基因组组装的缺失，使得科研人员难以深入探究其遗传调控机制、适应性进化历程以及遗传多样性，极大限制了对其在保护和水产养殖方面潜力的挖掘。

为了突破这一困境，深圳大学水生基因组实验室联合北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院的研究人员，踏上了揭开 X 光鱼基因组奥秘的征程。他们的研究成果发表在《Scientific Data》杂志上，为 X 光鱼的深入研究带来了曙光。

研究方法：多技术联用，攻克基因组难题

研究人员为了获取高质量的基因组数据，采用了多种前沿技术。在样本采集方面，从上海浦东新区的一家当地公司精心挑选了一条 X 光鱼，迅速采集其肌肉组织，经液氮速冻后储存于 - 80°C 备用。

在测序技术上，综合运用了 PacBio HiFi、ONT ultra-long 和 Hi-C 测序技术。PacBio HiFi 测序通过特定试剂盒构建 DNA 文库，在 PacBio Sequel II 平台上测序，生成了约 70.2 Gb 的高保真数据；ONT ultra-long 测序利用专用试剂盒制备超长文库，在 PromethION 平台测序，获得了 30.0 Gb 的超长读长数据；Hi-C 测序则从新鲜肌肉样本出发，经一系列处理后在 Illumina NovaSeq 6000 平台测序，得到约 117.3 Gb 的高质量数据。此外，还进行了 RNA 测序，从肌肉组织提取 RNA，构建文库后在 MGISEQ - 2000 平台测序，获取了 11.7 Gb 的数据。

在基因组组装与评估阶段，先用 NextDenovo 软件初步组装，再借助 Hi-C 数据进行染色体挂载，之后使用多种工具填补组装过程中的缺口。最后，利用 BUSCO 和 Merqury 等工具评估基因组的完整性和准确性。

研究结果

1. 高质量基因组组装：成功构建了首个 X 光鱼端粒到端粒（T2T）染色体级别的基因组组装。该单倍型基因组跨度约 1.1 Gb，contig N50 达到 42.8 Mb，并成功锚定到 25 条染色体上，精准识别出 50 个端粒和 25 个着丝粒。通过 BUSCO 分析发现，基因组完整性高达 98.0%，组装的 QV 评分为 41.8，充分证明了该基因组的高质量，具备高度的连续性和可靠性。
2. 重复序列与基因注释：研究人员对基因组中的重复序列进行注释，发现约 514.3 Mb 的区域为重复序列，占基因组的 46.4%。在基因预测与功能注释方面，综合多种预测方法，共注释出 28,456 个蛋白质编码基因，平均 mRNA 长度为 21,311.9 bp。其中，约 98.4%（27,991 个基因）的预测基因在至少一个公共数据库中有注释，表明基因注释的完整性和可靠性较高。

研究结论与讨论

这项研究成功构建的 X 光鱼 T2T 基因组，为深入探究其独特透明表型的分子机制奠定了坚实基础。通过对基因组的分析，研究人员能够从基因层面挖掘与透明相关的关键因素，有望揭示黑色素细胞、虹彩细胞和黄色素细胞缺失或减少，以及真皮层变薄透明的遗传调控机制。

同时，该基因组数据为功能基因组学研究提供了丰富资源，有助于识别与生长、发育、免疫等重要生物学过程相关的基因，为进一步探究 X 光鱼的生物学特性提供了有力支持。在遗传多样性研究方面，为了解 X 光鱼在自然环境中的适应性进化和种群遗传结构提供了关键信息，有助于制定更有效的保护策略。

此外，对于水产养殖而言，基因组数据能够助力筛选优良性状相关基因，为 X 光鱼的选择性育种提供科学依据，推动水产养殖业的可持续发展。总体而言，该研究成果为 X 光鱼在生物医学研究、观赏鱼产业和水产养殖等领域的应用开辟了新的道路，具有重要的理论和实践意义。