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为深入了解现代有柄海百合演化，自然资源部第一海洋研究所研究人员对圆海百合（Metacrinus rotundus）转录组测序，鉴定出多种分子，明确其转录组特征，为相关研究提供遗传资源。
圆海百合（
Metacrinus rotundus），作为现代有柄海百合的一员，在棘皮动物的演化历程中占据着独特而关键的位置。棘皮动物，这群古老的海洋无脊椎动物，与脊索动物、半索动物共同构成后口动物，是研究脊索动物祖先的重要节点。而圆海百合所属的有柄海百合，在棘皮动物演化树上处于最基部的分支，曾经拥有丰富的多样性，其化石记录见证了它们昔日的辉煌。然而，在漫长的演化岁月里，有柄海百合经历了显著的变化。在晚白垩世 - 古近纪时期，它们的多样性急剧下降，逐渐退缩到更深的近海环境，与之形成鲜明对比的是，无柄的海羊齿类海百合却蓬勃发展，成为现代海百合多样性的主导力量。
在过去，人们普遍认为有柄海百合缺乏主动运动能力，但近年来的观察发现，一些现存的等节海百合类生物能够相对快速地爬行，这一现象暗示着有柄海百合的运动能力和生态适应性可能远比我们想象的复杂。尽管近年来海百合研究取得了一定进展，尤其是在无柄海羊齿类海百合方面，但现代有柄海百合却一直处于相对被忽视的状态。它们独特的身体结构和演化地位，使其成为研究海百合演化、乃至棘皮动物演化的关键环节，深入探究其基因组学和生物学特征迫在眉睫。
为了填补这一研究空白，自然资源部第一海洋研究所的研究人员挺身而出，开展了一项具有开创性的研究。他们将目光聚焦于圆海百合，运用先进的技术手段，对其转录组进行深入剖析，试图揭开隐藏在基因背后的演化奥秘。该研究成果为深入了解圆海百合的遗传特征和演化历程提供了宝贵线索，也为整个棘皮动物的研究领域注入了新的活力，相关研究发表在Scientific Reports上。
在这项研究中，研究人员主要运用了以下关键技术：首先是采样与 RNA 提取，从东海采集圆海百合样本，获取六种组织用于 RNA 提取，并对 RNA 质量进行严格评估。其次是 PacBio Iso-Seq 测序技术，利用该技术构建文库并进行测序，获取高质量的全长转录本数据。此外，还运用多种生物信息学工具，如 Diamond、TransDecoder、CPAT、CPC2 等，对转录本进行功能注释、开放阅读框（ORF）预测、长链非编码 RNA（lncRNAs）预测，以及对简单序列重复（SSRs）、转录因子（TFs）和转座子（TEs）进行鉴定。
研究结果如下：
- 系统发育分析：基于 21 种海百合及其外类群的线粒体数据构建系统发育树，结果显示圆海百合位于无柄海百合和外类群之间的中间位置，三个目分为两个主要分支，等节海百合目（Isocarinda）和弓海百合目（Cyrtocrinida）的物种聚为一支，海羊齿目（Comatulida）的物种单独聚为一支 ，这为圆海百合在海百合演化中的位置提供了重要线索。
- 转录组测序：通过 PacBio Iso-Seq 测序，构建文库产生了 122,315,454 条子读长，N50 长度为 2,546 bp。共生成 2,050,382 条环形一致序列（CCS）读长，平均长度为 3,268 bp。经过一系列处理，最终得到 160,849 条全长（FL） polished 转录本，平均长度为 2,470 bp，BUSCO 评估显示其完整性为 88.4%，这为后续的分析提供了高质量的数据基础。
- 功能注释：将 160,849 条 FL 转录本与多个公共数据库进行比对，发现分别有不同比例的转录本在各个数据库中匹配。其中，50.28% 与 Swiss-Prot 数据库匹配，30.81% 与京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库匹配等，仍有 31.06% 的转录本未在公共数据库中找到。通过 KEGG 注释，转录本主要集中在遗传信息处理、信号和细胞过程、代谢等类别；通过基因本体（GO）数据库注释，在生物学过程类别中，“细胞过程”“单生物过程”“生物调节” 等术语富集。总体而言，共获得 160,849 条非冗余全长转录本，其中 110,859 条（68.93%）成功注释，未注释的转录本可能代表圆海百合的潜在新基因。
- lncRNAs 预测：运用四种方法预测长链非编码 RNA，共检测到 71,740 条潜在 lncRNAs，长度范围为 202 - 7,511 bp，平均长度为 1,996.5 bp。虽然目前对 lncRNAs 的调控机制了解有限，但这些新发现的 lncRNAs 可能在圆海百合的生物学过程中发挥重要作用。
- SSRs 和 TFs 检测：从 160,822 条 FL 转录本中鉴定出 57,548 条完美和 35,285 条复杂的简单序列重复（SSRs）。完美 SSRs 中，三核苷酸 SSRs 最为丰富，其主要基序为 ATC/ATG 等。与其他棘皮动物相比，圆海百合的 SSRs 特征有所不同。同时，鉴定出 3,486 个潜在的转录因子（TFs），其中 Zf-C2H2 数量最多，圆海百合的 zf-CCCH 和 TF_Otx 比例高于其他两种棘皮动物，这可能与其独特的演化历史和基因调控机制相关。
- TEs 鉴定：在圆海百合转录组中，重复元件占 219.68 Mb，反转录转座子比 DNA 转座子更丰富，占转录组的 11.62%。长末端重复序列（LTR）元件是最大的一类转座子，占转录组的 5.38%，其中 Gypsy/DIRS1 占 3.09%；长散在核元件（LINEs）占 4.38%。此外，36.74% 的全长转录组为未分类的散在重复序列。转座子在圆海百合的环境适应中可能发挥重要作用，但具体机制仍需进一步研究。
综上所述，研究人员成功构建了圆海百合的首个完整全长转录组，鉴定出大量的 lncRNAs、SSRs、TFs 和 TEs。通过与其他棘皮动物的比较，发现圆海百合在转录因子和简单序列重复方面具有独特的比例特征。这些研究成果不仅丰富了人们对圆海百合转录组特征的认识，还为深入研究圆海百合的系统发育、适应性进化和种群遗传学提供了宝贵的遗传资源。在缺乏圆海百合基因组数据的情况下，该全长转录组数据显得尤为重要，为后续相关研究奠定了坚实的基础，推动了棘皮动物研究领域的进一步发展。
