科研進(jìn)展
斑馬魚(yú)(Danio Rerio)是生命科學(xué)、健康科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域的重要模式生物之一。常見(jiàn)的兩種實(shí)驗室斑馬魚(yú)品系分別是Tubingen品系和AB品系。其中,AB品系斑馬魚(yú)被國內外很多實(shí)驗室作為研究對象。然而,卻缺乏一個(gè)高質(zhì)量的AB品系斑馬魚(yú)參考基因組。
由于不同品系斑馬魚(yú)來(lái)源不同,各品系之間存在著(zhù)大量基因序列上的差異,其中包括一些可能對表型產(chǎn)生重大影響的結構變異。因此,相比于通用的Tubingen品系斑馬魚(yú)參考基因組(GRCz11),品系特異性參考基因組的獲得能夠更加高效地揭示不同品系斑馬魚(yú)之間的遺傳差異,為科研人員更精準地選擇合適的斑馬魚(yú)品系以及更合理地應用來(lái)自不同品系斑馬魚(yú)的研究結果提供參考,更全面地為未來(lái)基礎科學(xué)成功轉化為治療人類(lèi)疾病服務(wù)。
中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平課題組通過(guò)運用二代、三代測序技術(shù)(Nanopore),并結合Hi-C互作圖譜技術(shù)輔助基因組組裝,獲得了一個(gè)高質(zhì)量的AB品系斑馬魚(yú)參考基因組——DrAB1。
相比于目前的Tubingen品系斑馬魚(yú)參考基因組(GRCz11),DrAB1的基因組質(zhì)量提高了15倍(contig N50),基因組的缺口數量也從925個(gè)減少到134個(gè),使得該基因組在連接性和完整性方面有著(zhù)顯著(zhù)改善。
GRCz11和DrAB1染色體共線(xiàn)性比較
利用構建高質(zhì)量的AB品系斑馬魚(yú)參考基因組與已發(fā)表的GRCz11進(jìn)行比較分析,研究人員鑒定了兩個(gè)品系之間存在的9029929個(gè)SNPs(單核苷酸多態(tài)性),2376812個(gè)InDels(小片段序列的插入或者刪除),54932個(gè)SVs(結構變異),其中包括32623個(gè)插入,22089個(gè)刪除和220個(gè)序列倒置,這些變異是揭示兩個(gè)品系斑馬魚(yú)之間遺傳差異的資源。
通過(guò)對這些SVs進(jìn)行注釋?zhuān)芯咳藛T找到了一些位于基因編碼區的結構變異,這些基因主要表達于神經(jīng)系統或是和腦、眼發(fā)育相關(guān)等,暗示可能和不同品系斑馬魚(yú)之間的行為學(xué)差異相關(guān)。
此外,研究還發(fā)現,與Tubingen品系相比,該研究中AB品系斑馬魚(yú)4號染色體總長(cháng)度減少了32.8Mb,而與其它已公布的AB品系斑馬魚(yú)4號染色體長(cháng)度相差不大。通過(guò)對這段減少的序列進(jìn)行鑒定,發(fā)現這段缺失的序列主要是由重復序列和鋅指蛋白組成,而這些缺失的基因功能有待進(jìn)一步挖掘。這些數據有助于更深入地探討不同品系斑馬魚(yú)表型差異背后的遺傳基礎。
GRCz11和DrAB1基因組之間存在大量的結構變異
該研究以Extensive sequence divergence between the reference genomes of two zebrafish strains Tuebingen and AB為題,于2月21日在線(xiàn)發(fā)表于Molecular Ecology Resources雜志上(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.13602)。博士研究生鄧羽為論文的第一作者,水生所何舜平研究員和楊連東副研究員為共同通訊作者。該研究受到中科院戰略先導專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項目的資助。