染色体水平的条石鲷基因组组装与注释:解锁鱼类体色奥秘的新钥匙

【字体: 时间:2025年03月11日 来源:Scientific Data 5.8

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  为探究条石鲷(Pennahia pawak)体色等奥秘,研究人员完成其基因组组装注释,为相关研究提供重要资源。

  在奇妙的鱼类世界里,体色如同它们的 “外衣”,色彩斑斓且各具特色,不仅关乎颜值,更与生存息息相关,比如帮助鱼类进行伪装躲避天敌,或是吸引异性。石首鱼科(Sciaenidae)鱼类就是其中的典型代表,它们全球分布广泛,约有 270 种,是重要的食用鱼类,还能发出独特的 “croaking” 声音,在生态系统中发挥着多样的作用。不过,石首鱼科鱼类的体色差异极大,从黑色、黄色到多彩变色,令人称奇。条石鲷(Pennahia pawak)在这个大家族里却独树一帜,它那银白的体色,和其他 “小伙伴” 形成鲜明对比。但遗憾的是,关于条石鲷所在属的基因组信息,一直像神秘的面纱,未被揭开。为了深入了解条石鲷的独特之处,解开鱼类体色变异的谜团,浙江海洋大学的研究人员开展了一项重要研究,相关成果发表在《Scientific Data》杂志上。
研究人员综合运用了多种关键技术。在样本采集上,他们从浙江舟山潮间带(30.65°N,122.78°E)精心采集条石鲷样本,严格按照伦理规范处理样本。测序技术方面,整合了 Illumina 测序、PacBio 环形一致序列测序(CCS)以及 Hi-C 技术,从不同层面获取基因组数据。在分析过程中,借助多种软件进行数据处理、基因组组装和评估,确保研究结果的准确性。

下面来看看具体的研究结果。

  • 基因组组装与评估:研究人员通过 Illumina PE150 reads 进行 k-mer 分析,估算出条石鲷基因组大小约为 570.33 Mb,最终组装的基因组大小为 613.02 Mb,与估算值相近。利用 Hi-C 技术成功构建了 24 条染色体,组装率高达 99.31%,Contig N50 为 26.06 Mb,Scaffold N50 为 27.09 Mb 。经过 BUSCO 分析,在 Actinopterygii 单拷贝直系同源基因库中,识别出 3640 个核心基因,其中完整基因占 97.45%,单拷贝基因占 96.57% 。短读长映射率和转录本映射率也都很高,这些数据充分表明条石鲷基因组组装达到了高质量的染色体水平。
  • 重复序列注释:研究人员采用同源预测结合从头预测的方法,对条石鲷基因组中的重复序列进行注释。结果发现,重复序列占基因组的 26.20%,其中转座元件(TEs)占 13.42% 。DNA 转座元件占基因组的 6.81%,长散在核元件(LINEs)占 3.03%,短散在核元件(SINEs)占 0.35%,长末端重复序列(LTRs)占 3.23% 。
  • 蛋白编码基因预测与注释:研究人员综合运用从头预测、基于同源性预测和基于转录本预测三种策略,预测出 26361 个蛋白编码基因。通过与多个公共蛋白数据库比对,对这些基因进行功能注释,发现 98.19% 的蛋白编码基因得到了注释,仅有 1.81% 的基因未被注释,这说明基因注释结果可靠。

总的来说,条石鲷染色体水平的高质量基因组组装和注释,为深入探究石首鱼科鱼类的演化关系、物种形成机制提供了宝贵的比较基因组学资源。其独特的银白体色一直是研究的焦点,该基因组数据为科研人员剖析体色形成的分子机制奠定了坚实基础,有助于揭示鱼类体色变异在适应环境过程中的重要作用,在鱼类生物学研究领域意义非凡。未来,随着研究的不断深入,有望借助这些基因组数据,进一步挖掘条石鲷生长、发育、免疫等方面的遗传信息,推动鱼类遗传育种和水产养殖产业的蓬勃发展。
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