10月5日，華大洋與中國科學院昆明市昆明市昆明市動物研究所聯合出版了第一張高品質的麥田河金線坩埚基因組圖譜（圖1）。
通過對5種金線曲替醇的比較基因組分析，闡述了該屬在曆史演化中的地位以及與免疫和凋亡相關的基因拷貝數的變化。
本研究為深入研究洞穴金線的曆史過程和洞穴适應的分子機制提供了寶貴的參考遺傳資源。
圖 1.Wheatfield River Golden Line Quail基因組論文發表在Frontiers in Genetics上
洞穴生物生活在黑暗的地下環境中。随着時間的推移，它們通過形态，行為和生理特征的變化來适應沒有光線和缺乏食物的洞穴環境。
與水面魚類相比，洞穴魚的眼睛逐漸惡化，身體色素沉着減少，免疫力下降，晝夜節律下降。
Sinocyclocheius maitianheensis是一種鯉魚形狀的鯉魚狀魚類，生活在雲南昆明的麥田河表層水域，與生活在同一地區的無眼金亞麻密切相關。
該屬可能具有四重進化的起源，有48對染色體，是大多數硬骨魚的兩倍。
金線魚的基因組多樣性使其成為研究洞穴适應性和系統進化的良好模型。
本研究對麥田河金線蛾進行了全基因組測序、組裝和注釋，并與其他4種金線鹌鹑（地表猞猁、半洞種犀牛角金線、洞類無眼金線和無水猞猁）進行了基因組分析和免疫相關遺傳研究。
金線鲱魚是國家二級保護動物，本研究也為這些特有珍稀物種的綜合保護和經濟價值發展提供了參考。
圖 2.惠特菲爾德河金線
基因組組裝結果、基因家族聚類及系統開發樹建構
從頭開始組裝後，所得麥田河金線蛾基因組大小為1.7 Gb，支架N50和重疊群N50分别為1.4 Mb和24.7 kb，GC含量為37.6%。
BusCO評估的基因組完整性為97.1%，具有更高的完整性。重複序列占基因組的39.4%。
結果預測了39，977個蛋白質編碼基因，平均長度為15.9 kb。共有38，677個預測基因與公共功能資料庫相當，占注釋基因的96.8%。
利用來自五種金線猞猁和其他六種代表性脊椎動物的基因組資料，該研究預測了總共26，875個基因家族，其中191個是常見的單拷貝基因家族。
有32，150個蛋白質編碼基因聚內建15，617個基因家族，多拷貝，單拷貝和終特異性基因家族的數量分别為15，400，2，508和981（圖3A）。圖3B總結了五種金線蛾共有的基因家族數量。
基于基因組和轉錄組資料，研究小組使用191個常見的單拷貝基因家族來建構系統發育樹，揭示了五種金線蛾之間的新進化關系（圖3C）。
這種拓撲結構與早期基于少量基因組和線粒體基因的系統開發樹一緻，但與基于眼睛形态特征的進化樹不同。
是以，基于基因組水準，本研究支援了對具有最新物種進化拓撲的金線屬魚類系統發展的新見解。
麥田河金線最接近無眼金線，它們大約在270萬年前分開。
這可能是由于喜馬拉雅造山運動後雲貴高原的持續隆起，無眼金亞麻的祖先沿着麥田遊入周圍的洞穴，導緻地理隔離和物種分化。
圖 3.基因家族聚類和進化分析
估計黃金線屬的全基因組複制（WGD）事件的時間
在第三次全基因組複制事件（3R WGD）之後，一些物種經曆了硬骨魚的特殊WGD事件。
本研究使用4dTv分析來估計金線譜系特異性全基因組複制事件的時間。結果表明，金線鲭魚和鯉魚同源基因對5種自比峰接近（0.04~0.06之間，圖3D）。
這表明，這些科學魚可能具有最近的特定全基因組複制事件，預計該事件發生在1810萬年前，在金線鲱魚與鯉魚分化之前。
免疫相關基因拷貝數分析揭示洞魚免疫變化趨勢
本研究調查并計數了15個與金線蛾等魚類P38免疫和凋亡以及線粒體途徑相關的基因。
總體而言，金鲭魚和鯉魚的基因拷貝數是其他二倍體硬骨魚的兩倍。但在洞穴魚中，基因的數量發生了有趣的變化。
在無眼金襯裡中，ask1（一種與細胞凋亡信号相關的調節激酶）的副本被預測為假基因，具有bcl-2a基因的多個拷貝，沒有mkk4a基因。
同時，與2份拷貝的麥田河金線相比，無眼金襯裡中僅保留一份bcl2l1（編碼BCL-2家族凋亡控制因子）。
此外，對于該團隊研究的大多數基因，另一種洞穴魚墨西哥鯉魚的基因拷貝較少。
這些基因拷貝數的差異表明，洞穴魚的免疫力和凋亡活性可能已經下降，這與研究人員之前關于洞穴魚免疫力低下的報道一緻。
總結
本文首先報道了麥田河金線的基因組組裝結果，并基于相關資料建立了麥田河金線與無眼金線之間的密切關系。
與免疫和凋亡相關的基因拷貝數的減少可能反映了洞穴魚免疫力和凋亡活性的降低。
這項研究的結果将為這種特有經濟魚類的實際養殖進行比較研究提供寶貴的遺傳資源，支援洞穴魚類的生物學和物種保護。
關于作者
華大海洋研究所博士生李偉、昆明動物研究所王小愛副研究員、華大海洋研究所副院長闫超是本文的共同第一作者。
合著者是華大海洋研究所所長石瓊教授和昆明動物研究所楊俊星教授。
引用
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