更新的巴塔鳅(Barbatula barbatula)参考基因组:助力物种保护遗传学研究

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Scientific Data 5.8

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  为解决巴塔鳅基因组资源不足问题,研究人员开展其基因组组装研究。他们更新了巴塔鳅基因组,确定了 23270 个蛋白编码基因,还识别出微卫星位点。该研究为物种遗传多样性评估和保护提供了重要资源。

  在欧洲的溪流中,生活着一种貌不惊人却意义非凡的小鱼 —— 巴塔鳅(Barbatula barbatula)。它广泛分布于欧洲各地,喜欢栖息在溪流上游多石的区域,以小型无脊椎动物为食。别看它个头不大,在生态系统中却扮演着重要角色。然而,由于溪流网络的复杂性以及人类活动的影响,巴塔鳅的种群面临着诸多挑战。不同区域的巴塔鳅种群之间交流困难,部分种群甚至出现了遗传隔离现象。这使得了解它们的遗传多样性变得尤为重要,因为这能为保护工作提供关键信息。
在此之前,虽然已有巴塔鳅的基因组组装数据,但存在缺失基因比例较高等问题,严重阻碍了对该物种的深入研究。为了填补这些知识空白,来自匈牙利德布勒森大学(University of Debrecen)等机构的研究人员决心深入探索巴塔鳅的基因组奥秘。他们深知,高质量的基因组组装对于揭示物种遗传关系、研究进化过程以及制定有效的保护策略至关重要。

研究人员经过不懈努力,成功获得了巴塔鳅更新的基因组组装结果。这一成果意义重大,不仅为后续的保护遗传学研究提供了丰富的资源,还能帮助人们更好地理解巴塔鳅的生物学特性和进化历程。该研究成果发表在《Scientific Data》上,为相关领域的研究开辟了新的道路。

在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,他们通过野外采集获得巴塔鳅样本,利用牛津纳米孔 GridION 测序仪进行三代测序,获得了长读长和超长读长的数据。接着,使用 CovEst 软件估计基因组大小,再通过多种组装软件如 Shasta、nextDenovo 等进行基因组组装,并运用 racon 和 medaka 软件对组装结果进行优化。此外,还借助 BLAST、BUSCO、OMArk 等工具进行序列比对、基因组完整性评估和基因注释等分析。

下面来详细看看研究结果。

  1. 基因组组装:研究人员估计巴塔鳅基因组大小为 588.40 Mbp,经过一系列组装和优化步骤,最终的基因组组装包含 25 条染色体支架和 43 个未定位的重叠群(contigs),总大小达 550 Mbp。染色体支架的 BUSCO 评分达到 96.7%,这表明组装的完整性较高,远优于之前的参考基因组。
  2. 基因预测与注释:研究人员共预测出 23270 个蛋白编码基因。功能注释显示,这些基因广泛参与生物过程(BP,42.66%)、细胞组成(CC,29.55%)和分子功能(MF,27.78%)等多个方面。例如,在生物过程中,参与 RNA 聚合酶 II 转录调控的基因较多;在细胞组成方面,许多基因与细胞膜、细胞核等结构的形成有关;在分子功能上,金属离子结合、ATP 结合等功能较为常见。而且,新组装基因组中可进行功能注释的基因比例更高,这为深入了解巴塔鳅的生物学功能奠定了基础。
  3. 微卫星位点识别:为了进一步助力下游的种群遗传学研究,研究人员在已有的公开基因组和新组装基因组中筛选微卫星位点(SSRs)。他们最终识别出 26209 个常见的微卫星位点,这些位点可直接应用于后续研究,有助于更精确地分析巴塔鳅种群的遗传分化情况。

综合来看,研究人员成功完成了巴塔鳅基因组的更新组装,获得了高质量的基因组序列和注释信息,并识别出大量微卫星位点。这些成果对于巴塔鳅的保护遗传学研究意义非凡。一方面,高质量的基因组序列可以作为参考,用于深入研究巴塔鳅不同种群之间的遗传关系,帮助人们了解它们的扩散模式和种群动态。另一方面,识别出的微卫星位点为种群遗传分析提供了有力工具,能够更精准地评估遗传多样性,监测种群变化,从而为制定科学合理的保护策略提供重要依据,为保护巴塔鳅这一物种贡献关键力量。

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