10月5日，华大洋与中国科学院昆明市昆明市昆明市动物研究所联合出版了第一张高质量的麦田河金线坩埚基因组图谱（图1）。
通过对5种金线曲替醇的比较基因组分析，阐述了该属在历史演化中的地位以及与免疫和凋亡相关的基因拷贝数的变化。
本研究为深入研究洞穴金线的历史过程和洞穴适应的分子机制提供了宝贵的参考遗传资源。
图 1.Wheatfield River Golden Line Quail基因组论文发表在Frontiers in Genetics上
洞穴生物生活在黑暗的地下环境中。随着时间的推移，它们通过形态，行为和生理特征的变化来适应没有光线和缺乏食物的洞穴环境。
与水面鱼类相比，洞穴鱼的眼睛逐渐恶化，身体色素沉着减少，免疫力下降，昼夜节律下降。
Sinocyclocheius maitianheensis是一种鲤鱼形状的鲤鱼状鱼类，生活在云南昆明的麦田河表层水域，与生活在同一地区的无眼金亚麻密切相关。
该属可能具有四重进化的起源，有48对染色体，是大多数硬骨鱼的两倍。
金线鱼的基因组多样性使其成为研究洞穴适应性和系统进化的良好模型。
本研究对麦田河金线蛾进行了全基因组测序、组装和注释，并与其他4种金线鹌鹑（地表猞猁、半洞种犀牛角金线、洞类无眼金线和无水猞猁）进行了基因组分析和免疫相关遗传研究。
金线鲱鱼是国家二级保护动物，本研究也为这些特有珍稀物种的综合保护和经济价值发展提供了参考。
图 2.惠特菲尔德河金线
基因组组装结果、基因家族聚类及系统开发树构建
从头开始组装后，所得麦田河金线蛾基因组大小为1.7 Gb，支架N50和重叠群N50分别为1.4 Mb和24.7 kb，GC含量为37.6%。
BusCO评估的基因组完整性为97.1%，具有更高的完整性。重复序列占基因组的39.4%。
结果预测了39，977个蛋白质编码基因，平均长度为15.9 kb。共有38，677个预测基因与公共功能数据库相当，占注释基因的96.8%。
利用来自五种金线猞猁和其他六种代表性脊椎动物的基因组数据，该研究预测了总共26，875个基因家族，其中191个是常见的单拷贝基因家族。
有32，150个蛋白质编码基因聚集成15，617个基因家族，多拷贝，单拷贝和终特异性基因家族的数量分别为15，400，2，508和981（图3A）。图3B总结了五种金线蛾共有的基因家族数量。
基于基因组和转录组数据，研究小组使用191个常见的单拷贝基因家族来构建系统发育树，揭示了五种金线蛾之间的新进化关系（图3C）。
这种拓扑结构与早期基于少量基因组和线粒体基因的系统开发树一致，但与基于眼睛形态特征的进化树不同。
因此，基于基因组水平，本研究支持了对具有最新物种进化拓扑的金线属鱼类系统发展的新见解。
麦田河金线最接近无眼金线，它们大约在270万年前分开。
这可能是由于喜马拉雅造山运动后云贵高原的持续隆起，无眼金亚麻的祖先沿着麦田游入周围的洞穴，导致地理隔离和物种分化。
图 3.基因家族聚类和进化分析
估计黄金线属的全基因组复制（WGD）事件的时间
在第三次全基因组复制事件（3R WGD）之后，一些物种经历了硬骨鱼的特殊WGD事件。
本研究使用4dTv分析来估计金线谱系特异性全基因组复制事件的时间。结果表明，金线鲭鱼和鲤鱼同源基因对5种自比峰接近（0.04~0.06之间，图3D）。
这表明，这些科学鱼可能具有最近的特定全基因组复制事件，预计该事件发生在1810万年前，在金线鲱鱼与鲤鱼分化之前。
免疫相关基因拷贝数分析揭示洞鱼免疫变化趋势
本研究调查并计数了15个与金线蛾等鱼类P38免疫和凋亡以及线粒体途径相关的基因。
总体而言，金鲭鱼和鲤鱼的基因拷贝数是其他二倍体硬骨鱼的两倍。但在洞穴鱼中，基因的数量发生了有趣的变化。
在无眼金衬里中，ask1（一种与细胞凋亡信号相关的调节激酶）的副本被预测为假基因，具有bcl-2a基因的多个拷贝，没有mkk4a基因。
同时，与2份拷贝的麦田河金线相比，无眼金衬里中仅保留一份bcl2l1（编码BCL-2家族凋亡控制因子）。
此外，对于该团队研究的大多数基因，另一种洞穴鱼墨西哥鲤鱼的基因拷贝较少。
这些基因拷贝数的差异表明，洞穴鱼的免疫力和凋亡活性可能已经下降，这与研究人员之前关于洞穴鱼免疫力低下的报道一致。
总结
本文首先报道了麦田河金线的基因组组装结果，并基于相关数据建立了麦田河金线与无眼金线之间的密切关系。
与免疫和凋亡相关的基因拷贝数的减少可能反映了洞穴鱼免疫力和凋亡活性的降低。
这项研究的结果将为这种特有经济鱼类的实际养殖进行比较研究提供宝贵的遗传资源，支持洞穴鱼类的生物学和物种保护。
关于作者
华大海洋研究所博士生李伟、昆明动物研究所王小爱副研究员、华大海洋研究所副院长闫超是本文的共同第一作者。
合著者是华大海洋研究所所长石琼教授和昆明动物研究所杨俊星教授。
引用
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