科研進展
斑馬魚(Danio Rerio)是生命科學、健康科學和環境科學等研究領域的重要模式生物之一。常見的兩種實驗室斑馬魚品系分別是Tubingen品系和AB品系。其中,AB品系斑馬魚被國內外很多實驗室作為研究對象。然而,卻缺乏一個高質量的AB品系斑馬魚參考基因組。
由于不同品系斑馬魚來源不同,各品系之間存在著大量基因序列上的差異,其中包括一些可能對表型產生重大影響的結構變異。因此,相比于通用的Tubingen品系斑馬魚參考基因組(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之間的遺傳差異,為科研人員更精準地選擇合適的斑馬魚品系以及更合理地應用來自不同品系斑馬魚的研究結果提供參考,更全面地為未來基礎科學成功轉化為治療人類疾病服務。
中國科學院水生生物研究所何舜平課題組通過運用二代、三代測序技術(Nanopore),并結合Hi-C互作圖譜技術輔助基因組組裝,獲得了一個高質量的AB品系斑馬魚參考基因組——DrAB1。
相比于目前的Tubingen品系斑馬魚參考基因組(GRCz11),DrAB1的基因組質量提高了15倍(contig N50),基因組的缺口數量也從925個減少到134個,使得該基因組在連接性和完整性方面有著顯著改善。
GRCz11和DrAB1染色體共線性比較
利用構建高質量的AB品系斑馬魚參考基因組與已發表的GRCz11進行比較分析,研究人員鑒定了兩個品系之間存在的9029929個SNPs(單核苷酸多態性),2376812個InDels(小片段序列的插入或者刪除),54932個SVs(結構變異),其中包括32623個插入,22089個刪除和220個序列倒置,這些變異是揭示兩個品系斑馬魚之間遺傳差異的資源。
通過對這些SVs進行注釋,研究人員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系統或是和腦、眼發育相關等,暗示可能和不同品系斑馬魚之間的行為學差異相關。
此外,研究還發現,與Tubingen品系相比,該研究中AB品系斑馬魚4號染色體總長度減少了32.8Mb,而與其它已公布的AB品系斑馬魚4號染色體長度相差不大。通過對這段減少的序列進行鑒定,發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一步挖掘。這些數據有助于更深入地探討不同品系斑馬魚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日在線發表于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項、國家自然科學基金委重點項目的資助。