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为解决香港蛤蜊种群保护问题,研究人员测定两种蛤蜊基因组,成果为相关研究及保护决策提供依据。
在香港的潮间带沙滩和泥滩上,曾经,蛤蜊自在地栖息在泥沙之下,它们不仅是海洋生态系统的重要一环,还成为当地村民餐桌上的美食以及部分人的收入来源。然而近年来,蛤蜊挖掘活动愈发猖獗,毫无节制的采挖使得蛤蜊种群数量急剧下降,严重威胁到了整个生态系统的平衡。更令人担忧的是,由于缺乏对蛤蜊种群结构的深入了解,香港在制定可持续的蛤蜊挖掘管理措施方面举步维艰。在这样的背景下,为了更好地保护蛤蜊种群,深入探究它们的生物学特性、生态学规律以及演化历程,香港中文大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究,成功测定了香港常见的两种蛤蜊 ——
Anomalocardia flexuosa和
Meretrix petechialis的染色体水平基因组。这一研究成果发表在《
Scientific Data》上,为后续相关研究和保护措施的制定奠定了坚实基础。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法:首先,从香港大屿山的不同地点采集了两种蛤蜊的样本,随后提取了高质量的高分子量 DNA;接着,利用 PacBio HiFi 和 Omni-C 测序技术分别进行文库构建和测序,获取了大量的基因组数据;之后,对多种组织进行转录组测序;最后,通过一系列生物信息学分析工具和流程,进行基因组组装、基因模型预测以及重复元件注释等工作。
下面来看具体的研究结果:
- 基因组测序与组装:通过 PacBio HiFi 长读长测序和 Omni-C 测序数据,研究人员成功组装出两种蛤蜊的基因组。A. flexuosa基因组大小为 1.09 Gb,组装成 19 条假染色体,支架 N50达 58.5 Mb,BUSCO 评分为 94.4%;M. petechialis基因组大小为 1.04 Gb,也主要组装成 19 条假染色体,支架 N50为 53.5 Mb,BUSCO 评分为 95.7%。这些数据表明,所获得的基因组具有较高的连续性和完整性。
- 基因模型预测:结合转录组数据,研究人员预测出A. flexuosa有 20,881 个基因模型,包含 26,853 个预测的蛋白质编码基因;M. petechialis有 20,084 个基因模型,包含 25,196 个预测的蛋白质编码基因。同时,对蛋白质组的完整性评估显示,A. flexuosa的 BUSCO 评分为 96.2%,M. petechialis为 98.3%,且大部分蛋白质编码基因能在数据库中进行功能注释。
- 重复元件注释:对两种蛤蜊基因组中的转座元件(TEs)进行注释发现,A. flexuosa和M. petechialis的重复序列含量分别占基因组的 31.02% 和 40.92%。其中,LINE、DNA 和 Rolling Circle 等类型的转座元件占比较大,且在M. petechialis中观察到重复元件活动近期急剧下降。此外,研究还使用了不同方法进行比较,进一步明确了转座元件在基因组中的特征。
- 共线性分析:通过宏共线性分析发现,Cyclina sinensis、A. flexuosa、M. petechialis和Mercenaria mercenaria的 19 条假染色体之间存在 1 对 1 的对应关系,揭示了这四个物种之间保守的染色体结构,且它们与其他 Veneridae 科基因组的染色体数目相同。
研究结论和讨论部分指出,本次研究获得的两种蛤蜊的基因组资源,为进一步研究蛤蜊的生物学、生态学和进化提供了宝贵的数据支持。这些数据有助于深入了解不同地理区域蛤蜊的遗传多样性和连通性,从而为制定科学合理的保护措施提供有力依据。例如,通过对基因组的分析,研究人员可以更准确地评估蛤蜊种群的健康状况,预测它们对环境变化和人类活动的响应,进而为保护决策提供科学指导。此外,这些基因组资源也为研究转座元件在双壳贝类基因组进化中的作用提供了新的视角,有助于揭示双壳贝类基因组的演化机制。总之,这项研究成果对于蛤蜊的保护和可持续利用具有重要的现实意义,为海洋生物多样性保护和生态系统的可持续发展贡献了关键力量。