珊瑚礁栖居海百合Cenometra bella近T2T基因组组装揭示棘皮动物染色体融合与适应性进化

《BMC Genomics》：The near-T2T genome of the feather star Cenometra bella suggests potential evolutionary innovations and coral reef habitat tolerance

　　

摘要

背景

海百合是高度保守的棘皮动物，自早奥陶纪以来便保留了古老特征，使其成为经典的"活化石"，对于研究进化和生物多样性具有不可估量的价值。它们的演化稳定性体现在形态变化极小、固着生活方式以及异常缓慢的演化速率上，使它们成为海洋类群中独一无二的存在。然而，长期以来缺乏高质量的基因组资源，阻碍了对早期棘皮动物谱系基因组演化的深入探究。

结果

本研究利用PacBio HiFi和Hi-C技术，首次呈现了珊瑚礁栖居海百合Cenometra bella的近端粒体到端粒体（T2T）基因组组装（354.7 Mb，12条染色体，GCI得分 = 75.0837）。该组装展现出卓越的连续性（contig N50 = 28.25 Mb）和完整性（97.5% BUSCO基因），超越了现有海百合基因组。精确定位端粒重复序列和着丝粒区域，揭示了与细胞内代谢、信号转导和神经系统调节相关的关键基因。宏共线性分析发现了9个染色体融合事件，将假设的23个祖先棘皮动物连锁群减少至12条染色体。融合染色体上的基因在功能上富集于附着相关过程（如细胞粘附）、能量代谢、环境感知和免疫应答。此外，扩增基因家族（28个家族，455个基因）和正选择基因（194个基因）与脂质合成、DNA修复和膜稳定性相关。

结论

C. bella的近T2T基因组是棘皮动物中观察到的最高程度染色体融合，这可能代表了该门内的潜在演化创新。此外，我们的比较基因组学结果表明，C. bella可能具有耐受珊瑚礁波动条件的潜在适应性策略，包括紫外线辐射、热变化和病原体胁迫。