项目文章丨河南省特有鱼类淇河鲫染色体水平基因组的首次解析

 

淇河鲫(Qihe gibel carp, Carassius gibelio var. Qihe)属于鲤形目(Cypriniformes),鲤科(Cyprinidae),鲫属(Carasius),是河南省特有珍贵鱼类,是拥有天然雌核发育机制的双三倍体(AAABBB)鱼类,其独特的遗传背景和进化地位,使其在脊椎动物多倍体进化机制研究及鱼类遗传育种方面具有重要的理论价值和应用潜力。野生种群曾因过度捕捞和生境破坏而急剧减少,加之其他鲫物种的种群规模不断扩大,对淇河鲫种质资源的稳定遗传产生了严重的影响。淇河鲫基因组的解析将促进淇河鲫种质资源保护和优质新品种培育。

 
 
 
 
 

2025年7月24日,河南省大宗淡水鱼产业技术体系特色育种岗位专家、安阳工学院彭仁海教授团队利用Pacbio+ISO-seq+Hi-C等技术,完成淇河鲫染色体水平基因组解析,在Scientific Data上发表了题为“Chromosome-level genome assembly of Qihe gibel carp”的研究论文。万摩科技承担了本研究的测序和分析相关工作。

文章原名:Chromosome-level genome assembly of Qihe gibel carp

文章译名:淇河鲫(Qihe gibel carp)染色体水平基因组组装

发表时间:2025年7月24日

发表期刊:Scientific Data

IF:6.9

文章链接:https://doi.org/10.1038/s41597-025-05636-y

 

研究内容

 

1.淇河鲫染色体级别基因组组装与注释

研究团队从安阳工学院淇河鲫养殖基地采集雌性个体肌肉组织,进行DNA提取和测序,测序数据及数据量如下表所示:

基于短读长使用GenomeScope(v2.0)在设置倍性为3的情况下,评估的基因组大小为1.52Gb,重复含量为40.08%,杂合率为2.20%(图1)。

图1 淇河鲫基因组的k-mer Depth和K-mer种类数频率分布图

采用PacBio HiFi测序技术结合Hi-C辅助组装,构建了淇河鲫染色体水平高质量基因组图谱。基于PacBio HiFi数据使用HiFiasm(v0.19.6)软件进行初步组装,获得350个contig,总长1.607Gb,contig N50为28.97Mb。通过Hi-C数据辅助挂载,将1.515Gb(96.21%)序列锚定到50条染色体上,scaffold N50达29.84Mb(图2)。

图2 淇河鲫染色体Hi-C相互热图

使用从头和基于同源的方法来预测基因组的重复元件,共注释731.56Mb重复序列,占基因组比例46.46%,鉴定了691.57 Mb的TEs,占基因组比例43.92%。TEs注释详情如下表所示:

基因预测基于从头预测、同源注释和三代ISO-seq注释的方法分析,最后用MAKER和HiFAP软件整合,最终预测了46,131个蛋白质编码基因和55,364个转录本。使用KEGG、GO、NR、、KOG、 InterPro、Swiss-Prot和TrEMBL等数据库进行功能注释,共注释了44,509个蛋白质编码基因,占总数的96.48%。

图3 淇河鲫基因组圈图展示

总共预测了49,299个非编码RNA,分别为4,777个miRNA、19,477个tRNA、22,495个rRNA和2,550个snRNA。

 

2.基因组共线性分析与BUSCO评估

淇河鲫与鲫鱼(C. auratus)和银鲫(C. gibelio)的基因组的共线性分析结果显示高度一致性,未发现染色体分裂事件,间接证实了组装的可靠性(图4)。

图4 淇河鲫、鲫鱼(C. auratus)和银鲫(C. gibelio)的基因组的共线性图

使用BUSCO工具(版本5.3.1)评估基因组完整性,染色体水平基因组完整性为97.7%。BUSCO评估结果详见下表:

 

结  论

 

本研究首次完成了河南省特有鱼类淇河鲫的高质量染色体基因组解析,为今后解析多倍体进化机制及遗传育种提供了宝贵资源,也为其他鲤科鱼类的基因组学研究提供了参考。

本研究得到国家重点研发计划、河南省科技攻关等项目的支持。安阳工学院连凯琪副教授和联培硕士研究生闪金研为论文共同第一作者,中国水产科学研究院黑龙江水产研究所匡友谊研究员、中国科学院水生生物研究所桂建芳院士和安阳工学院彭仁海教授为论文共同通讯作者。

供稿人:连凯琪

校稿:MX

 
 

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