染色体水平基因组组装揭示第勒尼安树蛙(Hyla sarda)表型进化的遗传基础

本研究针对第勒尼安树蛙(Hyla sarda)在冰期诱导的扩散事件中表型变异的遗传机制不明问题，通过PacBio HiFi长读长测序、Bionano光学图谱和Hi-C技术，成功构建了该物种染色体水平基因组（4.15Gb，N50=385Mb），注释出22,847个蛋白质编码基因和74.94%重复序列。该高质量基因组为探究两栖动物范围扩张中的表型进化提供了关键资源，相关成果发表于《Scientific Data》。

　　

在地中海第勒尼安海的岛屿上，生活着一种神秘的树蛙——第勒尼安树蛙(Hyla sarda)。这种体型娇小(38-40mm)的两栖动物在末次冰期通过陆桥从撒丁岛扩散至科西嘉岛，再通过跳跃扩散到达托斯卡纳群岛，形成了独特的"两步式"扩张路线。令人惊奇的是，不同地理种群在体型、运动能力、行为特征甚至生理衰老速率等方面都表现出显著差异：科西嘉种群比撒丁岛源种群具有更大的体型、更长的四肢和更强的环境适应能力，而通过跳跃扩散建立的厄尔巴岛种群则表现出更胆大的行为特征。这些现象暗示着范围扩张过程可能对物种表型产生了定向选择，但其遗传机制始终成谜。

为破解这一科学问题，由意大利拉奎拉大学、马尔凯理工大学和洛克菲勒大学等机构组成的国际团队在《Scientific Data》发表了首个第勒尼安树蛙染色体水平基因组。研究采用肌肉组织提取的高分子量DNA，通过PacBio HiFi长读长测序(31X)、Bionano光学图谱(130X)和Hi-C(56X)技术构建基因组框架，结合RNA-seq数据进行基因注释。关键技术包括：HiFiasm v0.16.1进行单倍型分型组装，Bionano Solve v3.7.0和YaHS v1.2进行支架构建，EarlGrey v5.0.0进行转座元件注释，以及NCBI Eukaryotic Genome Annotation Pipeline进行基因预测。

基因组组装

通过k-mer分析估计基因组大小为3.75Gb，最终获得4.15Gb的染色体水平组装（aHylSar1.pri.cur），包含13条染色体和3,412个未定位支架， scaffold N50达385Mb。基因组质量评估显示：BUSCO完整性94.60%，k-mer完整性98.29%，碱基质量值(QV)59.88。

重复序列分析

该基因组重复序列占比高达74.94%，其中DNA转座子(22.71%)、LTR反转录转座子(13.58%)和LINEs(8.88%)为主要类型。值得注意的是，20.94%的重复序列未能分类，暗示可能存在新转座元件家族。

基因注释

预测到22,847个蛋白质编码基因和61,641个非编码基因，平均每个基因含1.58个转录本。通过OMArk评估显示93.74%的直系同源群完整，其中90.96%为单拷贝基因。线粒体基因组完整组装(18,195bp)包含标准37个脊椎动物线粒体基因。

这项研究创建了树蛙属(Hyla)首个高质量基因组参考，其重要意义体现在三方面：首先，4.15Gb的染色体水平组装填补了无尾目两栖动物基因组资源的空白，为理解大基因组(10-13条祖先染色体)的演化提供了新视角；其次，74.94%的重复序列含量揭示了转座元件在两栖动物表型变异中的潜在作用；最重要的是，该基因组为解密冰期扩张过程中体型、行为等复杂性状的遗传基础提供了关键工具。正如作者强调，这将推动从"现象描述"到"机制解析"的跨越，为生物地理学与进化发育生物学的交叉研究树立新范式。

未来研究可结合该基因组开展种群基因组分析，精确定位与跳跃性能、体色变化等适应性性状相关的基因区域。特别值得关注的是，该物种具有罕见的Z/W性别决定系统，其性染色体演化机制也有待深入探索。这项成果不仅是脊椎动物基因组计划(VGP)的重要进展，更为保护地中海岛屿特有两栖动物提供了分子层面的科学依据。