中國科學(xué)院海洋研究所在國際期刊發(fā)表重要研究成果

海洋所劉進(jìn)賢課題組發(fā)布了西北太平洋巖相潮間帶兩種常見濱螺科生物——短濱螺和中華濱螺高質(zhì)量染色體水平基因組參考序列，并基于比較基因組學(xué)分析探究了濱螺科生物適應(yīng)多變巖相潮間帶環(huán)境的分子機(jī)制，推演了由兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物祖先到濱螺的核型演變歷程，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國際期刊GigaScience。

文章標(biāo)題：Chromosome-level genome assemblies of two littorinid marine snails indicate genetic basis of intertidal adaptation and ancient karyotype evolved from bilaterian ancestors

合作單位：中國科學(xué)院海洋研究所

發(fā)表期刊：GigaScience

影響因子：11.8

研究對(duì)象：短濱螺和中華濱螺

百邁客生物為該研究提供了基因組測序服務(wù)。

濱螺棲息于巖相潮間帶，受到海洋和陸地環(huán)境的雙重影響，需要根據(jù)潮水漲落的節(jié)律適應(yīng)水生和陸生兩種完全不同的生境，其廣布性、高豐度和對(duì)于環(huán)境因子脅迫多樣且高變動(dòng)的潮間帶環(huán)境良好的適應(yīng)性，使其成為研究環(huán)境適應(yīng)、生物進(jìn)化和物種形成的潛在模式生物，也是探究生物對(duì)于環(huán)境壓力變化快速響應(yīng)機(jī)制的優(yōu)良范本，相關(guān)的生物學(xué)、分類學(xué)、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)和生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)大量開展。此外，細(xì)胞遺傳學(xué)研究結(jié)果顯示，濱螺具有17條染色體，與兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物的祖先染色體（ALG）數(shù)目一致，因此推演二者之間的核型演化歷程具有重要的進(jìn)化生物學(xué)意義。然而由于基因組測序和組裝技術(shù)的限制，目前濱螺科基因組資源十分匱乏，極大地阻礙了相關(guān)研究的順利開展。

該研究基于三代長讀長測序、二代測序和Hi-C測序數(shù)據(jù)，構(gòu)建了短濱螺和中華濱螺染色體水平基因組參考序列，并完成了基因結(jié)構(gòu)和功能注釋。組裝得到兩種濱螺基因組大小在900Mb左右，contig N50為3.43Mb和2.31Mb，并成功掛載到17條染色體上，BUSCO評(píng)估得分均在93%以上。兩個(gè)濱螺高質(zhì)量基因組參考序列作為重要的基因組資源，對(duì)于濱螺科及軟體動(dòng)物門系統(tǒng)發(fā)育、進(jìn)化基因組學(xué)和生態(tài)學(xué)等研究都具有十分重要的意義。

通過比較基因組學(xué)分析構(gòu)建了包括兩種濱螺在內(nèi)的11個(gè)物種的系統(tǒng)發(fā)育樹，并估算兩種濱螺的分化時(shí)間大約在128.22Mya前。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明與刺激反應(yīng)、代謝過程、先天免疫和抗氧化反應(yīng)相關(guān)的基因或基因家族可能在濱螺應(yīng)對(duì)潮間帶多種環(huán)境因子脅迫的過程中發(fā)揮著重要作用，受損核酸和蛋白的修復(fù)或降解可能是濱螺在多重壓力下抵抗細(xì)胞凋亡、維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的主要方式。相關(guān)研究結(jié)果為潮間帶無脊椎動(dòng)物適應(yīng)性進(jìn)化分子機(jī)制的后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)。

宏觀共線性分析結(jié)果表明濱螺17條染色體可能由17條ALG經(jīng)過4次染色體分裂和4次染色體融合演化而來，并推演了由ALG演化到雙殼-腹足共同祖先再到濱螺和扇貝的簡約演化歷程，表明兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物祖先的基因連鎖群在經(jīng)過上億年的演化之后在現(xiàn)存物種中仍然得以保留，為未來雙殼-腹足共同祖先核型的構(gòu)建和核型進(jìn)化速率影響因素的研究提供了參考。

內(nèi)容來源于中國科學(xué)院海洋研究所