染色体水平基因组解析揭示拉氏鱥(Rhynchocypris lagowskii)的环境适应与育种潜力

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly of Amur Minnow (Rhynchocypris lagowskii)

本研究针对拉氏鱥（Rhynchocypris lagowskii）基因组数据缺失的问题，通过整合PacBio HiFi长读长测序与Hi-C技术，首次完成其染色体水平基因组组装（大小1.04 Gb，锚定率99.04%），预测32,425个蛋白编码基因（91.09%功能注释），BUSCO评估显示基因组完整性达96.32%。该成果为这一重要经济鱼种的分子育种、种群遗传学及适应性进化研究提供了关键资源。

　　

在广袤的中国淡水流域，从黑龙江到长江的支流中，栖息着一种体型小巧却经济价值显著的鱼类——拉氏鱥（Rhynchocypris lagowskii）。这种属于鲤形目（Cypriniformes）鲤科（Cyprinidae）的小型淡水鱼，因肉质细腻、营养丰富而被誉为特色水产种质资源，更是秦岭细鳞鲑（Brachymystax tsinlingensis）等珍稀冷水鱼的主要饵料生物。然而，近年来由于环境污染和过度捕捞，拉氏鱥的天然种群数量急剧下降，市场供应日趋紧张。更引人注目的是，其分布范围横跨从低纬度长江水系到高纬度寒冷黑龙江水系的广阔地域，这种独特的地理分布暗示了其对温度、溶氧量等环境因子具有非凡的适应能力。比较转录组研究已发现，拉氏鱥中受环境因素影响的基因经历了正选择，赋予其广泛的温度耐受性。尽管人工繁殖技术已在东北地区成功应用，但养殖群体多依赖野生亲本驯化，缺乏系统性遗传选育。基因组数据的缺失严重制约了该物种在分子水平的遗传改良研究。

为解决这一瓶颈问题，天津水产研究所张伟团队在《Scientific Data》上发表了拉氏鱥染色体水平基因组组装成果。研究通过PacBio HiFi长读长测序（79.53 Gb，读长N50为19,121 bp）、MGI短读长测序（49.92 Gb）和Hi-C技术（93.77 Gb）整合分析，结合肌肉、脾脏、肾脏、心脏和精巢等多组织转录组数据，构建了高质量基因组参考序列。

关键方法概述

样本取自天津天祥水产有限公司的雄性成鱼（体长12.5 cm，体重13.3 g），通过改良SDS法提取高分子量基因组DNA。K-mer分析（21-mer）预估基因组大小为952.95 Mb，杂合率1.11%。使用Hifasm进行初步组装后，以NextPolish校正，最终通过Hi-C数据（Juicer和3D-DNA）将99.04%序列锚定至25条染色体。基因注释结合了从头预测（AUGUSTUS）、同源比对（GeMoMa）及转录组证据（PASA），并通过EVM整合。功能注释基于SwissProt、KEGG等五大数据库，非编码RNA采用tRNAscan-SE等工具鉴定。

基因组组装与特征

最终基因组大小为1.02 Gb，Scaffold N50达39.23 Mb，GC含量39.53%。重复序列占基因组53.76%，其中转座元件（TE）占比45.75%，简单重复序列（SSR）为0.17%。

染色体构建与可视化

Hi-C互作图谱显示染色体内部相互作用清晰，25条染色体长度合计1.01 Gb。Circos图谱直观呈现了基因密度、GC含量与重复序列的分布规律。

基因注释与功能分析

共预测32,425个蛋白编码基因，平均每个基因含8.45个外显子，平均CDS（编码序列）长度1,601.75 bp。功能注释显示91.09%的基因在至少一个数据库中匹配，其中SwissProt注释覆盖率达74.34%。非编码RNA注释包括17,872个tRNA、980个miRNA和7,226个rRNA。

共线性分析

与近缘种湖鱥（Phoxinus phoxinus）的基因组共线性分析显示染色体间存在显著的一一对应关系，印证了组装结果的准确性与完整性。

质量评估

BUSCO评估基因组完整性为96.32%，基因注释完整性达97.53%。Merqury分析显示碱基质量值（QV）为68.71，HiFi数据回比率高达99.92%，进一步验证了组装的可靠性。

结论与意义

本研究首次提供了拉氏鱥的高质量染色体水平基因组，不仅为解析其广温适应性的分子机制奠定了基石，更为种质资源保护、分子育种设计及鲤科鱼类进化研究提供了不可替代的参考。数据已公开于NCBI（PRJNA1229864）和Figshare（m9.figshare.28817660），推动相关领域迈向精准化研究新阶段。