近日，中國科學(xué)院海洋研究所劉進(jìn)賢課題組獨(dú)立完成的論文“A high-quality chromosome-level genome of the endangered roughskin sculpin provides insights into its evolution and adaptation”在國際學(xué)術(shù)期刊Molecular Ecology Resources在線發(fā)表。該研究構(gòu)建了松江鱸魚高質(zhì)量的染色體水平基因組，對松江鱸魚系統(tǒng)分類地位、核型進(jìn)化、降海產(chǎn)卵洄游及短壽命性狀等遺傳機(jī)制提供了新見解。

 

　　物種的遺傳多樣性水平、群體遺傳結(jié)構(gòu)及本地適應(yīng)性機(jī)制對遺傳資源的管理與保護(hù)具有重要意義。松江鱸魚是一種西北太平洋特有的一年生降海產(chǎn)卵洄游性魚類，具有重要的生態(tài)和文化價(jià)值。在近期人類活動(dòng)影響下，其野生資源處于瀕危狀態(tài)，已被列為我國二級(jí)水生野生保護(hù)動(dòng)物。為恢復(fù)松江鱸魚資源，各地近期陸續(xù)開展了松江鱸魚人工繁育和增殖放流工作，但存在種源混雜及來源不清等問題，因此開展松江鱸魚基因組及群體基因組學(xué)研究，正確認(rèn)知其遺傳多樣性水平、種質(zhì)資源格局及適應(yīng)性機(jī)制對于松江鱸魚的科學(xué)管理與保護(hù)工作具有重要指導(dǎo)意義。

 

　　該研究利用Pacbio-CCS測序技術(shù)結(jié)合Hi-C技術(shù)成功構(gòu)建了松江鱸高質(zhì)量的染色體水平的基因組，基因組大小為521.26 Mb, contig N50 達(dá)到2.93 Mb,  scaffold N50達(dá)到2.93 Mb，共編碼21,782個(gè)基因。系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果支持鲉形亞目和杜父魚亞目隸屬于鱸形目；染色體共線性分析揭示四次染色體融合事件是松江鱸基因組染色體數(shù)目減少的原因，其與導(dǎo)致三刺魚染色體數(shù)目減少的三次融合事件是相互獨(dú)立的；比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因家族顯著擴(kuò)張，與免疫系統(tǒng)相關(guān)的基因家族顯著收縮，可能與松江鱸獨(dú)特的生物學(xué)特征（如短壽命）相關(guān)；與滲透壓調(diào)節(jié)相關(guān)基因家族顯著擴(kuò)張，推測與其降海洄游的生活史相關(guān)；多個(gè)與壽命相關(guān)的基因受到了正選擇作用，這些基因可能與短壽命性狀相關(guān)。

 

　　相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目資助，薛東秀副研究員為論文第一作者，邢騰飛等為合作作者，劉進(jìn)賢研究員為論文通訊作者。

 

　　劉進(jìn)賢研究組近期圍繞松江鱸魚保護(hù)遺傳學(xué)，聚焦松江鱸魚種群遺傳特征與適應(yīng)性進(jìn)化，采用傳統(tǒng)分子標(biāo)記和簡化基因組研究手段，取得了系列研究進(jìn)展：查明了中國境內(nèi)現(xiàn)生松江鱸魚群體的群體遺傳特征，初步解析了其本地適應(yīng)性的遺傳學(xué)機(jī)制，明確了我國境內(nèi)松江鱸魚種質(zhì)資源保護(hù)格局，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Conservation Genetics 和Genome Biology and Evolution等國際學(xué)術(shù)期刊。研究結(jié)果豐富了松江鱸魚種質(zhì)資源庫，填補(bǔ)了松江鱸魚基因組學(xué)研究空白，為松江鱸魚遺傳及保護(hù)單元的劃分、種質(zhì)資源的評估和遺傳管理方案的制定提供了科學(xué)依據(jù)。隨著基因組測序技術(shù)的快速發(fā)展，高質(zhì)量的參考基因組的構(gòu)建對全面剖析物種基因組遺傳多樣性及演化歷史，深度發(fā)掘優(yōu)質(zhì)種質(zhì)等意義重大，也為從全基因組水平上開展群體基因組學(xué)研究，深入探討與種群保護(hù)及適應(yīng)機(jī)制相關(guān)科學(xué)問題奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

 

　　論文鏈接：

 

　　Dong-Xiu Xue, Teng-Fei Xing, Jin-Xian Liu （2022）。 A high-quality chromosome-level genome of the endangered roughskin sculpin provides insights into its evolution and adaptation. Molecular Ecology Resources. https://doi.org/10.1111/1755-0998.13582.

 

　　Yu-Long Li#, Dong-Xiu Xue#, Bai-Dong Zhang, Jin-Xian Liu （2019）。 Population genomic signatures of genetic structure and environmental selection in the catadromous roughskin sculpin Trachidermus fasciatus, Genome Biology and Evolution, 11（7）， 1751-1764. https://doi.org/10.1093/gbe/evz118.

 

　　Yu-Long Li, Dong-Xiu Xue, Tian-Xiang Gao, Jin-Xian Liu （2016）。 Genetic diversity and population structure of the roughskin sculpin （Trachidermus fasciatus Heckel） inferred from microsatellite analyses: implications for its conservation and management. Conservation Genetics, 17（4）， 921-930. https://link.springer.com/article/10.1007/s10592-016-0832-7.