染色体水平基因组组装揭示中国特有经济鱼类Phoxinus lagowskii的遗传特征与进化意义

本研究通过PacBio长读长测序和Hi-C技术，成功构建了中国重要经济淡水鱼Phoxinus lagowskii的高质量染色体水平基因组（1.22Gb，Contig N50 38.16 Mb），解决了该物种因遗传信息缺乏导致的分类争议（Phoxinus vs Rhynchocypris）和养殖瓶颈问题。研究预测了33,449个蛋白编码基因（功能注释率95.29%），揭示其与近缘种P. phoxinus基因组相似性达96.18%，为物种分类、经济性状遗传改良（如生长与抗病性）及环境适应机制研究奠定基础。

　　

在中国东北至长江流域的清澈山溪中，生活着一种被称为"柳根鱼"的小型冷水性鱼类——拉氏鱥（Phoxinus lagowskii）。这种中国特有经济鱼种以其鲜美的肉质、强大的环境适应力和丰富的营养价值备受青睐，近年来养殖规模迅速扩大。然而，其分类学地位长期存在争议（究竟是Phoxinus属还是Rhynchocypris属？），加之缺乏系统的基因组数据，导致遗传育种工作进展缓慢，制约了产业化发展。更令人担忧的是，野生种群正面临栖息地退化的威胁。

为了破解这些难题，华中农业大学水产学院联合湖北师范大学的研究团队在《Scientific Data》发表了拉氏鱥染色体水平基因组。研究人员采用PacBio长读长测序（94.02 Gb数据）结合Hi-C染色体构象捕获技术（133.80 Gb数据），从湖北宜昌采集的野生样本入手，通过k-mer分析（21-mer深度96×）预估基因组特征，利用Hifiasm和3d-DNA等工具完成组装与染色体锚定，最终获得包含25条染色体的高质量参考基因组。

方法精要

研究团队通过肌肉组织提取DNA，采用改良CTAB法保证样本质量。基因组测序结合PacBio Sequel II平台（HiFi reads准确率>99%）和MGI-SEQ 2000短读长数据，使用BUSCO评估完整性。重复序列通过RepeatMasker和de novo预测鉴定，基因预测整合了RNA-Seq（脑、肝等6种组织）与同源比对策略，功能注释涵盖NR、Swiss-Prot等7大数据库。

基因组特征

Circos图直观展示了1.22Gb基因组的特征：基因密度分布均匀，转座子（51.42%）与GC含量（平均40.27%）呈现染色体特异性模式。值得注意的是，与欧洲近缘种P. phoxinus的基因组比较（图2）显示96.18%的平均核苷酸相似性，为分类学争议提供分子证据——支持拉氏鱥应归入Phoxinus属。

功能元件解析

基因组中预测到33,449个蛋白编码基因（BUSCO完整性93.6%），76,416个蛋白质中95.29%获得功能注释（表5）。特别的是，tRNAscan-SE鉴定出22,413个tRNA基因（占基因组0.14%），而5S rRNA基因多达6,331个（表4），这种特殊的非编码RNA扩增现象可能与其环境适应性相关。

比较基因组学

与鲌属（Culter alburnus）等鱼类的共线性分析揭示了染色体保守区域，LTR反转座子（占重复序列17.35%）的差异分布解释了物种分化过程中的基因组重塑。Hi-C热图（图4）清晰显示25条染色体的三维互作模式，最长染色体达72.83 Mb。

这项研究不仅解决了拉氏鱥的分类学争议，更填补了我国重要经济冷水鱼基因组资源的空白。基因组揭示的高重复序列比例（51.42%）和特殊非编码RNA扩增特征，为理解其环境适应机制提供了新视角。研究人员特别指出，已鉴定到与生长、抗病性相关的功能基因和通路，这将直接助力分子育种——例如通过标记辅助选择培育生长快速、抗逆性强的养殖新品种。未来，该基因组将成为研究东亚特有鲤科鱼类进化的重要参考，对保护我国冷水鱼种质资源具有战略意义。