海洋所海藻種質(zhì)庫團(tuán)隊(duì)發(fā)布海帶高質(zhì)量染色體水平參考基因組
2月18日,中國科學(xué)院海洋研究所海藻種質(zhì)庫團(tuán)隊(duì)(www.caslivealgae.com)在大型海藻基因組學(xué)研究方面取得重要突破,成功構(gòu)建了海帶(Saccharina japonica)的高質(zhì)量染色體水平參考基因組。該成果以"Chromosome-level genome assembly for the ecologically and economically important alga Saccharina japonica"為題發(fā)表在國際期刊Scientific Data(Q1,IF = 5.8)。這是該團(tuán)隊(duì)在海洋經(jīng)濟(jì)藻類基因組研究領(lǐng)域取得的又一重要成果,為海帶的遺傳改良和基因組學(xué)研究提供了關(guān)鍵資源。
海帶是北太平洋西北沿岸的重要大型褐藻,廣泛分布于中國、俄羅斯、日本和韓國等地。作為全球海藻養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的種類,海帶在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)上具有重要價(jià)值。2020年,海帶的鮮重產(chǎn)量達(dá)到1086萬噸,市場(chǎng)價(jià)值超過44億美元。盡管傳統(tǒng)的選擇育種和雜交技術(shù)已培育出多個(gè)優(yōu)良品種,高質(zhì)量的染色體水平基因組組裝對(duì)于進(jìn)一步的遺傳改良依然迫切。
海帶富含藻酸鹽等多糖類物質(zhì),使得DNA的提取和純化異常困難,進(jìn)而影響測(cè)序質(zhì)量和后續(xù)的組裝工作。此前,由于測(cè)序和組裝技術(shù)的限制,已公布的海帶基因組存在嚴(yán)重的片段化問題,制約了分子育種和基因組學(xué)研究的深入開展。此次,研究團(tuán)隊(duì)綜合采用利用Illumina測(cè)序、PacBio測(cè)序和Hi-C輔助基因組組裝技術(shù),成功構(gòu)建了海帶雌性孢子體的高質(zhì)量染色體水平基因組。該基因組大小為516.11 Mb,contig N50長度為491.30 Kb,scaffold N50長度為16.24 Mb,共掛載到32條染色體。重復(fù)序列占基因組的45.07%,共預(yù)測(cè)到17,739個(gè)蛋白編碼基因,其中82%獲得了功能注釋。該基因組的構(gòu)建為海帶的分子育種、生物技術(shù)應(yīng)用以及褐藻的生態(tài)和進(jìn)化研究提供了重要基礎(chǔ)。值得一提的是,研究團(tuán)隊(duì)在測(cè)序材料的選擇上實(shí)現(xiàn)了重要?jiǎng)?chuàng)新——利用孤雌生殖技術(shù)培育了純合二倍體的雌性孢子體作為測(cè)序樣本,避免了異源性對(duì)基因組組裝的干擾,進(jìn)一步提高了基因組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

海帶孤雌生殖孢子體基因組組裝
本項(xiàng)目由水產(chǎn)品種質(zhì)創(chuàng)制與高效養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室逄少軍研究團(tuán)隊(duì)與海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉進(jìn)賢團(tuán)隊(duì)共同完成,李曉東助理研究員為第一作者,逄少軍研究員為通訊作者,中國科學(xué)院海洋研究所為第一完成單位。
研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才藍(lán)色人才專項(xiàng)、福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等項(xiàng)目的資助。大連海寶漁業(yè)股份有限公司冷曉飛高級(jí)工程師和張明付協(xié)助了本項(xiàng)目中測(cè)序樣本配子體的收集和保藏工作。
論文信息:
Li,?X.,?Li,?YL.,?Zhong,?C. et al. Chromosome-level genome assembly for the ecologically and economically important alga Saccharina japonica. Sci Data 12,290 (2025). https://doi.org/10.1038/s41597-025-04620-w
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