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澳门新莆京娱乐app牵头完成头足类首个染色体水平的基因组测序组装工作

日期:2020-07-23 10:50    作者:澳门新葡新京官方网站    来源:生态室     打印    加大 减小

 

近日,中国水产科学研究院澳门新莆京娱乐app陈四清研究员团队牵头完成了中国真蛸(Octopus sinensis)染色体水平基因组的测序组装工作,相关研究成果发表在国际重要学术期刊Molecular Ecology Resources上。

头足类是软体动物门中极为特殊的一类海洋物种,在海洋生态系统中扮演重要角色,也是一种重要的渔业资源。它们进化出一些类似脊椎动物的生物学结构,表现出复杂的行为特征,生活方式高度活跃,能够适应多种海洋环境,是研究趋同进化机制和环境适应性的模式物种。高质量的基因组必将有助于头足类生物学研究,但过大的基因组和高含量的重复序列一直制约着头足类基因组学的发展。目前,头足纲仅报道了5个物种的基因组数据(长蛸、加州双斑蛸、真蛸、中国真蛸和夏威夷短尾鱿鱼)。

中国真蛸主要分布于北太平洋西部的温带浅海海域,特别是中国、韩国和日本沿海,其生长快、个体大(可达2.5kg/只),生命周期短(1年),产卵量大(10-20万粒/只),具有重要的增养殖潜力。本次组装的中国真蛸基因组大小为2.72Gb,其contig N50和scaffold N50分别为490 Kb和105.9 Mb,并将96.41%的组装序列挂载至30条染色体上。与目前已发表的其他四种头足类基因组比较,本研究完成的中国真蛸的基因组具有最高的连续性,是首个达到染色体水平的头足类基因组。

比较基因组学分析发现预测的31676个基因中有24698个可划入17020个基因家族。其中741个基因家族为10个物种共有,包含10653个同源基因。利用10个物种的238个单拷贝同源基因构建系统进化树,结果表明长蛸的分化时间早于中国真蛸和加州双斑蛸,而中国真蛸与加州双斑蛸关系更近,其分化时间约为13.88 Mya(图1)。

图1中国真蛸与其它9个物种种系统进化分析

头足类基因家族聚类分析表明中国真蛸有1179个特有基因家族,包含5090个基因(图2),它们可能对中国真蛸的特有性状具有重要作用。基因收缩和扩张分析表明中国真蛸扩张的基因家族有629个,扩张基因家族中的基因主要参与代谢和免疫过程。其中,C2H2锌指基因家族和钙粘蛋白基因家族仅在长蛸、加州双斑蛸和中国真蛸中发现扩张,而在夏威夷短尾鱿鱼和其它物种的基因组中未发现扩张。

图2头足纲基因家族聚类分析

澳门新莆京娱乐app李凤辉、边力和葛建龙为该论文共同第一作者,陈四清研究员为通讯作者。本研究获得了现代农业产业技术体系专项资金(CARS-49)和中国水产科学研究院基本科研业务费(2020GH02)等项目的资助。

全文链接:https://doi.org/10.1111/1755-0998.13216

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