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饒定齊研究小組發布了首個高質量的染色體水平的哀牢髭蟾參考基因組
2019-09-30 來源:獸類生態與進化學科組 作者:張棟儒
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  哀牢髭蟾(Vibrissaphora ailaonica)[Amphibiaweb2019Frost2019和中國兩棲類2019將其歸為Leptobrachium ailaonicum的同物異名]俗稱“胡子蛙”、“深山角怪”,屬兩棲綱、無尾目、角蟾科,是中國特有種。該物種具有多個特化的表型,如繁殖季節時,性成熟的雄性哀牢髭蟾的上顎會長出角化的婚刺,繁殖季節結束時脫落。此外,一般情況下,兩棲類物種雌性個體顯著大于雄性,而哀牢髭蟾的雄性個體卻顯著大于雌性(體型性別二型性的逆轉)。上顎的婚刺可能是性成熟個體爭奪巢穴和交配機會的武器;而資源防御、一夫多妻制和雄性親代照料等可能是雄性體型較大的原因。然而,這些形態差異背后的遺傳機制目前仍不清楚。一個高質量的哀牢髭蟾的參考基因組將對研究角化刺和體型性別二型性逆轉背后的遺傳機制有重要價值。

  中國科學院昆明動物研究所饒定齊副研究員和王文研究員課題組合作,運用三代長讀長測序技術(PacBio),結合高通量染色體構象捕獲(Hi-C)技術,成功地組裝了第一個高質量的染色體水平的哀牢髭蟾基因組。該基因組大小為3.53Gb,其中contig N50長度為821 Kb,scaffold N50長度為412.42Mb。研究人員對蛋白編碼基因進行了鑒定和注釋。系統發育分析表明,哀牢髭蟾與海蟾蜍、牛蛙、高山倭蛙等親緣關系較近。并且,與本研究的其它大多數近緣物種相比,哀牢髭蟾有著更快的進化速率。基因家族的擴張和收縮分析確定了幾個生物學過程和通路,如免疫途徑、角蛋白絲和代謝過程,提示這些生物學過程可能與哀牢髭蟾對其棲息地的特殊適應有關。

  該工作不僅為更廣泛的比較基因組分析提供了有價值的染色體水平基因組數據,而且為哀牢髭蟾特殊性狀的功能研究提供了重要的基因組數據。

  該研究以Chromosome-level assembly of the mustache toadgenome using third-generation DNA sequencing andHi-C analysis為題,于2019年9月23日在GigaScience發表。網站鏈接https://academic.oup.com/gigascience/article/8/9/giz114/5572531?searchresult=1。

  中國科學院昆明動物研究所王文課題組已畢業的博士生李永鑫為本文的第一作者,王文課題組已畢業的博士生任彥棟與饒定齊副研究員課題組助理研究員張棟儒為該文的共同第一作者,饒定齊副研究員為該文的通訊作者。該研究得到國家重點研究開發項目和國家自然科學基金項目資助。

   

  圖1. (A)有刺成年雄性個體;(B)成年雌性個體;(C)上顎婚刺脫落中;(D)婚刺脫落后;(E-F)雌雄個體體型,雄(左)及雌(右)

   

  圖2. 哀牢髭蟾基因組環形圖譜。從外環到內環:基因分布、串聯重復序列(TR)、長串聯重復序列(LTR)、長散在重復序列(LINE)、短散在重復序列(sin)、GC含量


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