濒危山地大猩猩首例近端粒到端粒单倍型 phased 参考基因组组装揭示进化与保护新资源

为解决濒危物种山地大猩猩（Gorilla beringei beringei）缺乏高质量基因组资源的难题，研究人员通过PacBio HiFi（26.77x）和ONT（52.87x）长读长测序技术，构建了首个近端粒到端粒（T2T）单倍型phased参考基因组。该组装contig N50达95 Mbp，QV为65.15（错误率3.1×10-7），BUSCO完整度98.4%，显著优于现有灵长类基因组。这一成果为解析大猩猩高海拔适应、种群历史和疾病易感性提供了关键工具，对濒危物种保护具有里程碑意义。

　　

山地大猩猩（Gorilla beringei beringei）作为东部大猩猩的濒危亚种，仅存约1,063只野生个体，栖息在卢旺达、乌干达和刚果的高海拔森林中。尽管与人类共享98%的基因组相似性，其独特的适应机制（如低氧环境生存）和种群衰退的遗传基础长期缺乏高质量基因组支持。此前研究多依赖低地大猩猩基因组进行比对，导致适应性研究和保护策略制定存在显著局限。

为解决这一难题，由纽约大学阿布扎比分校、列日大学等机构组成的国际团队，利用濒危个体“Igicumbi”的血液样本，通过PacBio HiFi（平均覆盖26.77x）和ONT超长读长（52.87x）测序技术，结合hifiasm算法，成功构建了首个近端粒到端粒（Telomere-to-Telomere, T2T）单倍型phased参考基因组。该成果发表于《Scientific Data》，填补了灵长类基因组资源的重大空白。

关键技术方法
研究团队从麻醉处理的幼年雄性大猩猩采集20 mL EDTA抗凝血，通过Percoll?梯度离心分离PBMCs，采用NucleoBond HMW和Monarch HMW试剂盒提取高分子量DNA。测序使用PacBio Sequel IIe（HiFi模式，N50 16.3 kbp，Q30占比63.8%）和PromethION 2（ONT超长读长N50 29.5 kbp），经hifiasm（v0.19.8-r603）进行单倍型分型组装，辅以Merqury（k-mer分析）、BUSCO（v5.7.0）和QUAST进行质量评估。

研究结果
背景与摘要
组装结果显示：合并伪单倍型基因组大小3.54 Gbp，contig N50达95 Mbp，单倍型Hap1（3.1 Gbp）和Hap2（3.2 Gbp）的N50分别为56.5 Mbp和51.0 Mbp。与T2T大猩猩参考基因组（Gorilla gorilla）比对显示，90%染色体区域仅需2个contigs覆盖，证实组装高度连续。

基因组质量评估
Merqury分析显示单倍型QV>65（错误率<3.1×10^-7），BUSCO完整度达98.4%（单拷贝97.2%）。ONT读长比对率96.8%（平均一致性95.4%），HiFi读长99.4%一致性，验证了组装的高精度。

重复元件与基因注释
RepeatMasker分析揭示34.8%基因组为重复序列，其中LINEs（14.06%）和SINEs（7.70%）占比最高。HiTE工具鉴定出全长转座子，可能参与高海拔适应的基因调控。通过SNAP和TransDecoder预测的编码序列为功能研究奠定基础。

讨论与意义
该基因组首次完整呈现了山地大猩猩的染色体结构，包括着丝粒和端粒区域。相比Illumina短读长组装（N50 55 kbp），其连续性提升超1,700倍，为解析种群瓶颈（如近交系数上升）提供了新视角。研究还发现X染色体覆盖度（90.38%）显著高于Y染色体（53.9%），暗示性染色体演化差异。

此资源将推动三大领域研究：1）通过比较基因组学揭示大猩猩与人类分化后的适应性突变；2）鉴定疾病相关基因（如呼吸道感染易感性）；3）指导保护区的遗传多样性管理。未来结合更多个体测序，可构建种群特异性变异图谱，为这一濒危物种的长期生存提供科学依据。