海洋所發(fā)表中肋骨條藻高質(zhì)量染色體水平參考基因組
近日,藻類學(xué)期刊Algal Research刊發(fā)海洋所在硅藻基因組學(xué)研究方面的最新成果。該研究成功構(gòu)建了中肋骨條藻(Skeletonema costatum)高質(zhì)量染色體水平參考基因組,這是在成功構(gòu)建海洋優(yōu)勢浮游植物瑪氏骨條藻(Skeletonema marinoi)和熱帶骨條藻(Skeletonema tropicum)染色體水平基因組后完成的第三個骨條藻屬物種的參考基因組。
骨條藻屬(Skeletonema)是在全球近岸海域廣泛分布的廣溫廣鹽性浮游硅藻,是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要初級生產(chǎn)者。該硅藻屬具有較高的物種多樣性,然而早期基于形態(tài)的研究未能準(zhǔn)確區(qū)分和鑒定骨條藻屬物種,導(dǎo)致很長時間幾乎全部骨條藻物種被認(rèn)為是中肋骨條藻。文獻中報道的中肋骨條藻是廣溫廣鹽的典型代表種類,在全球近岸海域廣泛分布,是中國沿海主要的赤潮物種之一。1933年首次在我國海域發(fā)現(xiàn)中肋骨條藻赤潮,至2009年共記錄到142次,累積面積逾26,350 km2。根據(jù)中國海洋災(zāi)害公報,我國海域幾乎每年都暴發(fā)中肋骨條藻赤潮,破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失。
2005年,意大利科學(xué)家Diana Sarno等利用骨條藻物種的形態(tài)和分子序列差異,明確描述了骨條藻屬的8種骨條藻物種。近年,我國學(xué)者對我國海域骨條藻進行詳細區(qū)分,報道了5個骨條藻物種。然而,目前中肋骨條藻只有基因組草圖發(fā)表,染色體水平的基因組還未構(gòu)建,阻礙了相關(guān)研究的順利開展。
中肋骨條藻染色體水平基因組的構(gòu)建綜合采用了Illumina測序、PacBio測序和Hi-C輔助基因組組裝技術(shù)。中肋骨條藻基因組為136.49 Mb,包括23條染色體,contig N50和scaffold N50長度分別為302 Kb和6.19 Mb,具有較高的組裝質(zhì)量。三代組裝結(jié)果和基因注釋結(jié)果的BUSCO評估得分均在91%以上,表明中肋骨條藻基因組比較完整。中肋骨條藻基因組共注釋了28,321蛋白編碼基因,其中86.03 %的基因可以注釋到功能。共線性分析發(fā)現(xiàn),中肋骨條藻、瑪氏骨條藻和熱帶骨條藻的絕大部分染色體具有一一對應(yīng)關(guān)系。中肋骨條藻基因組比其他骨條藻大,主要是由于其重復(fù)序列含量較高和編碼蛋白基因數(shù)量較多。中肋骨條藻在22.6 Mya與瑪氏骨條藻和熱帶骨條藻的姐妹枝分化。三個骨條藻高質(zhì)量基因組參考序列作為重要的基因組資源,對于解析硅藻同屬內(nèi)不同物種獨特的地理分布格局等研究具有重要意義。

三個骨條藻基因組共線性分析
本項目由中國科學(xué)院海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點實驗室陳楠生團隊完成,特別研究助理劉淑雅為第一作者,陳楠生和劉淑雅為共同通訊作者。本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金項目等項目資助。
相關(guān)論文:
Shuya Liu*, Nansheng Chen*. Chromosome-level genome assembly of the cosmopolitan diatom?Skeletonema costatum?provides insights into ecological adaptation. Algal Research, 84, 103761 (2024). https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103761.
Shuya Liu, Nansheng Chen*. Chromosome-level genome assembly of marine diatom Skeletonema tropicum. Scientific Data. 11:403 (2024). https://doi.org/10.1038/s41597-024-03238-8.
Shuya Liu, Qing Xu, Nansheng Chen*. Expansion of photoreception-related gene families may drive ecological adaptation of the dominant diatom species Skeletonema marinoi. Science of the Total Environment. 897 165384 (2023). http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165384
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