《BMC Genomic Data》：The genome assembly of the farmed European whitefish Coregonus lavaretus L. from the Finnish selective breeding programme
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为解决现有欧洲白鱼参考基因组不适用于芬兰种群的问题，研究人员开展芬兰欧洲白鱼基因组组装研究，成功组装出 2.94 Gb 基因组，有助于提升基因组选择准确性。
芬兰养殖欧洲白鱼基因组组装研究解读
在北欧寒冷的水域中，欧洲白鱼（Coregonus lavaretus L.）自在地穿梭游动。这种淡水鲑科鱼类，不仅是芬兰重要的水产养殖品种，还承载着当地渔业经济的重要使命。自 1999 年起，芬兰就启动了针对欧洲白鱼的选择性育种计划，旨在提升其生长性能、产品品质和健康状况。
随着现代育种技术的发展，基因组选择（GS）成为育种计划的核心手段。它借助数以千计的单核苷酸多态性（SNP）标记和表型数据，评估个体的遗传优势。在这个过程中，参考基因组至关重要，它就像是基因的 “地图”，帮助研究人员定位基因，研究基因组结构和性状的遗传决定机制。
然而，现有的欧洲白鱼参考基因组是基于瑞士个体构建的。由于欧洲白鱼种群间存在历史隔离和生态位适应差异，瑞士的基因组并不能准确代表芬兰种群。这种差异可能导致基因内容、重复元件和结构变异的不同，进而影响基因组选择的准确性和对鱼类性状遗传基础的研究。因此，为芬兰欧洲白鱼构建专属的基因组组装迫在眉睫。
芬兰自然资源研究所（Natural Resources Institute Finland，Luke）的研究人员承担起了这项重任。他们通过一系列研究，成功组装出了芬兰欧洲白鱼的基因组，相关成果发表在《BMC Genomic Data》上。这一成果对芬兰的欧洲白鱼养殖产业意义重大，为精准育种和深入了解鱼类性状的遗传机制提供了有力支持。
研究人员采用 Illumina 和 PacBio 技术相结合的策略对欧洲白鱼基因组进行测序，利用 wtbg2 和 HiRise 软件进行组装。具体步骤如下：从芬兰国家育种计划中的一条 2019 年成熟雌性欧洲白鱼身上采集肝脏、肌肉和鳍组织，提取高分子量 DNA。由于肝脏组织 DNA 产量高，最终选择肝脏 DNA 进行测序。将提取的肝脏 DNA 进行定量、清洗和剪切，构建两个 PacBio 文库，并在 PacBio Sequel II 平台上进行测序，获得约 152.8 Gb 的原始数据。之后，使用 BLAST v2.9.0 和内部脚本去除残留条形码和 PacBio 接头序列，并通过 cutadapt v4.1 和 blast v2.9.0 对数据进行处理，生成不同长度的长读数据。同时，利用鳍、肌肉和肝脏样本提取的 DNA，按照 Dovetail Omni-C 试剂盒的非哺乳动物样本协议，制备 Omni-C 文库，并在 Illumina NovaSeq 6000 仪器上进行双端测序，获得 357 GB 原始数据，经 cutadapt v4.1 处理后得到 310 Gb 的清洁 Omni-C 数据。最后，使用 hifiasm v0.19.5-r592 软件分别基于 PacBio 和 Omni-C 序列数据，以及仅基于 PacBio 序列数据，生成两个基因组组装版本。
研究人员对基因组组装结果进行了全面评估。主组装版本基因组大小为 2,940,286,296 bp，包含 6,706 个 scaffolds，平均 scaffold 长度为 438,456 bp，最大 scaffold 长度达 15,615,918 bp，scaffold N50 和 N90 值分别为 1,358,293 bp 和 158,098 bp 。通过 BUSCO（Benchmarking Universal Single Copy Orthologs）评估，使用真核生物数据库（eukaryote_odb10，n = 255）显示，该组装有 98.8%（n = 252）的完整 BUSCOs，其中 2 个碎片化，1 个缺失，且 164 个完整 BUSCOs 为重复，表明组装存在杂合性。另一个仅基于 PacBio 序列数据的替代组装版本略短，但整体统计数据与主组装相似。此外，利用 smudgeplot v0.4.0 对 PacBio Hi-Fi 数据进行倍性评估，结果显示 63% 的欧洲白鱼基因组为四倍体或高度相似的二倍体旁系同源物，基因分型最多可产生四个等位基因。
虽然此次研究成功组装了芬兰欧洲白鱼的基因组，但研究也存在一定局限性。当前组装处于 scaffold 水平，还需进一步实验获取核型信息，将 scaffolds 分配到染色体上。此外，基因组缺乏注释，这对于识别基因位置、调控元件和功能基因组区域至关重要。Omni-C 文库的加入并未提升组装质量，欧洲白鱼基因组因存在多个重复区域而比其他二倍体物种复杂，现有技术难以准确对重复区域进行定相，未来可能需要优化长读测序技术，或采用相控组装技术、单倍型解析测序等互补方法，来完善基因组组装。
总体而言，芬兰欧洲白鱼基因组的成功组装是该领域的重要突破。它为深入研究欧洲白鱼的遗传基础提供了关键数据，有助于精准解析鱼类性状的遗传机制，提升基因组选择的准确性，推动芬兰欧洲白鱼育种计划向更高效、精准的方向发展。尽管研究存在局限，但为后续研究指明了方向，有望在未来进一步完善欧洲白鱼的基因组信息，促进水产养殖业的可持续发展。
