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长颌鲚(Ilisha elongata)在渔业经济与生态系统中意义重大,但环境压力致其种群受威胁。研究人员对其进行基因组测序,获高质量染色体水平基因组。该研究为渔业可持续发展及鱼类保护提供支撑,意义深远。
长颌鲚,这种在亚洲国家的渔业中占据重要地位的鱼类,不仅为当地经济做出了显著贡献,还在海洋生态系统的食物链里扮演着关键角色,连接着初级生产者和大型捕食者,维持着生态系统的稳定。然而,近年来,气候变化、栖息地遭到破坏以及过度捕捞等环境压力,如同重重阴霾,笼罩在长颌鲚种群的上空。长颌鲚出现了小型化和性早熟等令人担忧的趋势,其种群的可持续性面临着严峻挑战。
在这样的背景下,深入研究长颌鲚的基因组显得尤为迫切。浙江海洋大学等机构的研究人员积极投身于这一研究领域,他们开展了长颌鲚高精度全基因组测序研究。最终,成功获得了长颌鲚高质量的染色体水平基因组图谱,这一成果意义非凡,为长颌鲚种群的保护、渔业的可持续发展以及深入探索鱼类的遗传进化提供了至关重要的科学依据。该研究成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员在此次研究中,运用了多种关键技术方法。首先,从中国浙江省舟山近海采集了 1 岁雌性长颌鲚样本,采集多个组织样本后置于液氮保存 。接着,采用经典酚 / 氯仿法提取肝脏组织 DNA,利用 TRIzol 试剂盒提取其他组织 RNA。然后,构建不同类型的文库,借助第二代 MGI 和第三代 PacBio 高通量测序平台进行测序,并对原始数据进行严格的质量控制。此外,运用 Hi-C 技术辅助将 contig 序列组装到染色体上,还通过多种软件进行基因组注释等分析。
在基因组调查分析环节,研究人员使用 GCE(v1.0.2)软件,基于 MGI 平台测序数据,以 17-mer 进行 K-mer 分析。结果显示,长颌鲚基因组预估大小约为 793 Mb,校正后为 785 Mb,基因组杂合度为 1.2%,重复序列比例达 39.6%,K-mer 频率分布呈现两个明显峰值,表明其基因组杂合度较高。
基因组组装过程中,研究人员使用 NextDenovo(v2.5.2)软件对 PacBio 产生的长读长序列数据进行组装,随后利用 racon(v1.5.0)和 Pilon(v1.23)软件,分别基于三代和二代测序数据对组装结果进行修正和完善。通过一系列操作,最终获得了高质量的染色体水平基因组,其大小为 815 Mb ,contig N50 达 4.82 Mb,scaffold N50 为 32.61 Mb,染色体挂载率为 95.32% 。
对基因组进行全面注释时,研究人员运用从头预测和同源预测两种方法对重复序列进行注释,共鉴定出 295.7 Mb 的重复序列,占基因组的 35.08% 。同时,利用多种软件预测非编码 RNA 序列,如基于 Rfam 数据库和相关软件预测出 794 个 miRNA、105 个 rRNA 和 564 个 snRNA 等。在基因结构预测方面,综合从头预测、同源预测和基于转录组的预测三种方法,共鉴定出 26,381 个蛋白质编码基因,其中 24,596 个基因获得了功能注释。
此次研究成功完成了长颌鲚染色体水平的基因组组装和注释,获得了高质量的基因组图谱,为深入了解长颌鲚的遗传机制奠定了坚实基础。从种群保护角度来看,基因组数据能帮助研究人员揭示长颌鲚应对环境变化的遗传基础,为制定针对性的保护策略提供有力依据。在渔业发展方面,这些数据有助于筛选优良性状相关基因,促进长颌鲚的遗传育种,推动渔业的可持续发展。此外,对长颌鲚基因组的研究,还能为脊椎动物遗传进化的研究提供新的视角和线索,在生命科学领域具有重要的理论意义。