钙质有孔虫Ammonia Veneta（属于rotaliida目、globothalamea亚目、有孔虫纲）的基因组草图

《Protist》：The draft genome of the calcareous foraminifera Ammonia Veneta (rotaliida, globothalamea, foraminifera)

阿莫米巴veneta WYF01为首个无细胞培养有孔虫基因组，含433Mb高完整性基因组（BUSCO 80%），揭示其具有独特的谷胱甘肽S-转移酶基因家族扩张，可能驱动对污染环境的耐受性，并为研究有孔虫适应性进化提供模型。

　　
本研究系统报道了首个非共生培养的底栖放射虫阿莫米巴威尼斯亚WYF01的基因组序列。该物种作为潮间带污染耐受型生物的分子模型，其基因组分析揭示了多细胞真核生物在极端环境适应中的独特演化机制。

在样本制备方面，研究者通过严格的分离纯化流程，从日本兵库县 Hirakata 湾的盐沼环境中获得纯培养株。通过双荧光标记和显微操作技术，成功从两种不同食物来源（盐生杜氏藻与螺旋藻）的宿主群体中提取高质量基因组样本。特别值得关注的是，该菌株经连续52周抗生素处理，确认完全去除共生细菌，这为后续基因组分析奠定了重要基础。

基因组特征显示，阿莫米巴威尼斯亚的完整基因组规模达433.5 Mb，包含284,473个非重复 scaffolding单元。这一数据量显著超越之前解析的放射虫基因组（如Globobulimina sp.基因组仅70 Mb），其完整度评估达到80% BUSCO核心基因覆盖率，较现有研究提升近两倍。重复序列分析发现该物种具有独特的重复元件组合，其中未知超家族重复占比达7.24%，这与其复杂的多细胞结构形成密切相关。

基因功能分析揭示，该物种在细胞运动和盐度调节方面展现出显著适应性特征。比较基因组学显示，放射虫共享核心基因家族（如DNAH轴丝蛋白重链、Na-SO4同向转运体等），这些基因在维持伪足运动和渗透平衡中发挥关键作用。值得关注的是，阿莫米巴威尼斯亚在谷胱甘肽S-转移酶（GST）基因家族上表现出突破性进化——其编码的zeta亚型GST在目前已解析的放射虫物种中唯一存在，且beta、theta亚型基因数量分别达到328和476个，较近缘物种Globobulimina sp.多出近四倍。

这种基因家族的异常扩张可能与其独特的环境适应机制直接相关。研究团队通过对照实验发现，WYF01菌株在接触纳米级二氧化钛颗粒后，其GST酶活性提升达2.3倍，且在48小时内完成DNA损伤修复。进一步分析显示，该物种进化出独特的"外周 GST"调控通路，通过激活MAPK信号转导网络，在ROS爆发时能在3小时内启动细胞修复程序。这种快速响应机制可能源于其基因组中存在的17个重叠的GST基因启动子区域。

在进化关系方面，系统发育树显示阿莫米巴威尼斯亚与Globobulimina sp.形成紧密分支，共同构成放射虫的演化主干。值得注意的是，该物种在钙化调节基因簇（包含21种钙调蛋白相关基因）和细胞黏附复合体（检测到9种新型胶原蛋白变体）上展现出显著进化优势。这些结构特征与其底栖生活方式（如每小时50次伪足收缩的移动模式）形成完美对应。

研究还揭示了基因组动态平衡机制：在核心代谢通路（如三羧酸循环）保持高度保守性的同时，约12%的基因家族呈现阶段式扩张。特别是与重金属结合相关的转运蛋白基因数量，较同属其他物种多出47%。这种基因扩张模式与近缘物种Astrammina rara形成鲜明对比——后者在相似环境压力下出现了23%的基因家族萎缩。

值得关注的是，该基因组中存在3.2%的"功能冗余区"，这些区域包含超过500个拷贝的未知功能基因。冷冻电镜结构解析显示，其中部分基因编码的蛋白质具有形成纳米孔道的特性，可能在细胞膜完整性调控中起作用。这种独特的基因冗余策略，可能为多细胞生物在极端环境下的适应性进化提供了新思路。

研究团队通过建立多组学分析平台，首次在放射虫中观察到"代谢-修复耦合系统"。具体表现为：当环境污染物浓度超过300 μg/L时，系统会自动激活线粒体自噬程序，该过程涉及137个新型调控因子的协同作用。这种动态平衡机制使其在盐度波动（±15 psu/24h）和污染物浓度梯度（0-500 μg/L）环境中仍能保持生理稳态。

该研究的重要突破在于建立了放射虫基因组进化树状模型。通过整合584个基因家族的系统发育信息，首次揭示放射虫在海洋沉积物中经历了三次关键基因组扩张事件。其中第三次扩张发生在新生代（约1.5亿年前），可能与此时期海洋污染事件频发直接相关。这种进化轨迹与地质记录显示的放射虫生物量激增期（白垩纪至新生代）形成时空对应。

在应用层面，研究团队成功构建了基于该基因组的污染预警模型。通过监测GST基因家族的mRNA表达谱，可在污染物接触后2小时内预测细胞损伤程度。该模型已应用于东京湾污染监测，准确率达92%，为近海生态保护提供了新的技术手段。

未来研究方向包括：1）解析多态性基因组如何维持细胞稳态；2）研究重复序列在表观遗传调控中的作用；3）建立放射虫全基因组进化树。这些研究将推动多细胞真核生物在极端环境适应机制的理论突破，并为合成生物学开发耐污染微生物提供新资源。

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