PacBio技术助力两种水生生物的基因组组装

对于吃货而言，水生动物是餐桌上的美味。对于科学家而言，它们则具有重要的研究价值。了解它们如何适应不同的环境条件，对水产养殖业而言具有重大意义。为此，科学家们近日对两种水生动物进行了基因组组装。

章鱼一向给人一种聪明的感觉。凭借其复杂的大脑、感觉器官和神经系统，章鱼可以带给我们一些关于学习、记忆和适应性的知识。不过，尽管它们具有进化和经济意义，但它们的基因组信息仍局限于少数物种。

为了填补这一空白，韩国多个机构的研究人员利用PacBio技术对长臂章鱼（Octopus minor）的DNA和RNA进行测序，组装了这个新兴模式物种的基因组，并将结果发表在《GigaScience》杂志上。

长臂章鱼出现在韩国、日本和中国的海滩上，已经成为年产量最高的渔业产品。它们通常处于恶劣的环境条件中，面临温度变化、盐度变化、不同的氧气供应和潮汐变化。如何适应不同的环境条件，这成为研究人员感兴趣的课题。

于是，韩国海洋生物多样性研究所的Hye Suck An联合忠北国立大学、韩国极地研究所等机构的研究人员，对长臂章鱼的基因组进行了组装。他们获得了5.09 Gb的组装，其中近一半是由重复元件组成的。

此外，他们还利用Iso-Seq方法对来自13个器官的混合RNA进行测序，并对基因组进行注释。这让他们能够鉴定出内含子长度、蛋白编码基因和转座元件等特征。总之，这些数据有助于他们了解长臂章鱼超强适应性背后的分子机制。

“我们发现，在从水生栖息地成功过渡到海滩期间，这些长臂章鱼独立地进化。还有证据表明，章鱼属的物种形成与环境适应相关基因家族的扩增密切相关，”作者写道。

在另一项研究中，华中农业大学等机构的研究人员也建立了另一个重要水产养殖品种黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）的参考基因组。这项成果也发表在《GigaScience》杂志上。

黄颡鱼是经济上重要的淡水养殖鱼类，特别是在中国南方。最近，养殖人员面临种质退化和抗病性差的问题。同时，黄颡鱼在生长中表现出明显的性别二态性，成年雄鱼比雌鱼大两到三倍。

为了破译该物种的经济性状和性别决定，多个机构组成的研究团队利用PacBio第三代测序技术和Hi-C分析，构建了黄颡鱼的首个高质量的染色体水平基因组组装。

研究人员对基因组进行了注释，鉴定了24,552个蛋白质编码基因，并探索了黄颡鱼与其他硬骨鱼的系统发育关系。他们发现2,000个基因家族存在扩增，主要集中在免疫系统、信号转导、鞘糖脂生物合成和脂肪酸生物合成，为未来的研究提供了丰富资源。

作者写道：“我们相信，本研究所产生的优质参考基因组将推动人们开发出更有效的性别控制技术，并改善这种重要鱼类的人工养殖工作。”（生物通 薄荷）

原文检索

The genome of common long-arm octopus Octopus minor

Chromosomal-level assembly of yellow catfish genome using third-generation DNA sequencing and Hi-C analysis