植生生态所科研人员与水生所及中山大学研究组合作完成草鱼全基因组序列草图的绘制

中科院上海生科院植物生理生态研究所韩斌研究组与中国科学院水生生物研究所朱作言院士和汪亚平研究员研究组及中山大学林浩然院士研究组，历经四年合作完成了草鱼（Ctenopharyngodon idellus）基因组序列草图的绘制，相关研究成果“The draft genome of the grass carp (Ctenopharyngodon idellus) provides genomic insight into its evolution and vegetarian diet adaptation”于5月4日在线发表在Nature Genetics（《自然﹒遗传学》）杂志上。

草鱼是我国重要的淡水养殖鱼类，也是世界范围内最重要的淡水养殖品种之一，其产量约占全球淡水养殖总量的16%。我国淡水养殖品种绝大部分属鲤科鱼类，草鱼作为鲤科鱼类的代表性物种，其全基因组序列的解析，将为鱼类重要经济性状相关基因的发掘和养殖品种的遗传改良提供关键技术支撑，同时也将为鱼类基因组演化、性别决定及分化机制等理论研究奠定重要基础。

该研究采用鸟枪法测序策略，分别对一尾雌性和一尾雄性草鱼进行了全基因组测序，采用改进的de novo Phusion-meta序列拼装软件进行序列组装，最终获得雌性（0.9GB）和雄性（1.07GB）草鱼基因组序列。雌性草鱼为人工培育下获得的减数分裂雌核发育个体，因其基因组杂合度显著降低，获得了高质量的基因组拼装序列；雄性草鱼为野生个体，基因组组装质量明显下降，但为雄性基因组特异片段的挖掘提供了基础数据。基于草鱼多个组织的转录组数据和斑马鱼同源基因信息，在雌性基因组中注释了27,263个蛋白编码基因，完成了其中17,456个基因在草鱼染色体上的定位。

通过与现有12种脊椎动物基因组的比较研究发现，草鱼与斑马鱼经历了相似的基因组演化历程，它们共享7,227个基因家族，草鱼基因组中免疫相关结构域基因家族发生了显著扩张，两者的分化时间大约距今49-54百万年。共线性分析和FISH检测结果显示，草鱼的第24号染色体对应于斑马鱼的第10和第22号染色体，提示草鱼基因组在演化过程中发生了一次染色体融合。在草鱼雌性基因组和雄性基因组的比较研究中，发现了2.38Mb雄性特有序列，包括206个contig，这些特异性片段主要分布在草鱼的第24号染色体上。草鱼第24号染色体的物理长度最长，但遗传距离却最短，表明其在减数分裂过程中的重组交换率显著偏低。据此推测，草鱼24号染色体的融合可能与其性染色体的分化有关。

草鱼以典型的草食性特征而得名，它们如何从水草中汲取营养以支持其快速生长一直是研究者们关注的问题。该研究的基因注释结果表明，草鱼基因组中并不存在纤维素降解酶基因；比较转录组分析发现，草鱼在草食性转化过程中，肠道中昼夜节律相关基因的表达模式发生了重设，肝脏中甲羟戊酸通路和类固醇生物合成通路被激活。草鱼可能通过持续高强度的食物摄入，获取足够多的可利用营养以维持其快速生长。（植生生态所）