经典模式线虫 Panagrellus redivivus 完成染色体级基因组组装,为寄生进化比较研究提供参考
A chromosome-level genome assembly of the classical model nematode Panagrellus redivivus for comparative studies of parasitism evolution
研究者利用 Oxford Nanopore 长读段、Illumina 短读段和 Hi-C 构建了经典模式线虫 Panagrellus redivivus 的染色体级基因组组装,组装为五条染色体级支架,BUSCO 完整度 97.1%,预测 17,839 个蛋白编码基因。比较直系同源分析显示其与 IV 类寄生线虫共享大量直系同源群,为寄生进化、卵胎生及基因家族动态研究提供关键非寄生参考基因组。
线虫是基因组学的重要起点:秀丽隐杆线虫约97 Mb、逾19,000个基因的基因组序列为整个领域搭建了研究平台[1],随后系统性RNAi筛选又将染色体上的预测基因逐一推向功能注释[2]。然而在寄生线虫的比较研究中,参照系的距离一直是难题。以植物寄生的Meloidogyne hapla为例,其紧凑基因组虽然揭示了水平转移基因等寄生适应的线索,也显示不少发育与生化通路与C. elegans保守,但两者分歧超过5亿年,基因组整体组织并不保守[3]。而聚集了松材线虫、类圆线虫等重要动植物寄生种的Clade IV,恰恰缺少一个系统发育上贴近的自由生活参照基因组。
新研究瞄准的Panagrellus redivivus正是C. elegans兴起之前的早期模式线虫,自由生活且行卵胎生。作者结合Oxford Nanopore长读长、Illumina短读长与Hi-C挂载,将其基因组组装至染色体水平,最终解析为五条染色体级scaffold,Hi-C互作图谱与一种非经典端粒重复基序的鉴定支持了组装的完整性;基因空间完备性达97.1%(BUSCO),共预测17,839个蛋白编码基因,略少于C. elegans的19,000余个[1]。直系同源分析进一步显示,它与Clade IV寄生类群共享大量orthogroup。
这份参照的价值在于把比较的基线拉近:以往跨深度分歧的比较混杂了大量谱系差异,如今可以在近缘框架下审视基因家族动态与寄生演化的关系。类似策略在其他类群已见成效,例如染色体级组装结合比较与表达数据,曾揭示蛇的毒液基因家族经多次串联重复扩张并受染色质结构精细调控[4]。作者也指出,这一高质量基因组是研究卵胎生等独特性状遗传基础、基因家族动态及寄生演化的关键资源。
当然,这仍是一项以资源为主的工作:寄生演化的具体遗传基础、卵胎生的分子机制,以及与寄生类群共享的orthogroup中哪些与寄生适应相关,都还需借助这一基因组在后续比较与功能研究中回答。
- 1.Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology · Science 1998
- 2.Functional genomic analysis of C. elegans chromosome I by systematic RNA interference · Nature 2000
- 3.Sequence and genetic map of Meloidogyne hapla: A compact nematode genome for plant parasitism · Proc Natl Acad Sci U S A 2008
- 4.The origins and evolution of chromosomes, dosage compensation, and mechanisms underlying venom regulation in snakes · Genome Res 2019
该染色体级基因组组装为IV类线虫寄生进化比较研究提供了高质量非寄生参考,基因完整度97.1%且含17839个预测基因。
来源:bioRxiv Genomics · biorxiv.org
