近日，我校水產(chǎn)學(xué)院/深圳研究院魯義善教授團(tuán)隊(duì)與華大海洋石瓊教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物Nature子刊Scientific Data上發(fā)表寶石鱸基因組研究成果（圖1）。該研究以寶石鱸為實(shí)驗(yàn)材料，結(jié)合Illumina二代、Nanopore三代和Hi-C測(cè)序以及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，構(gòu)建24對(duì)染色體組成的全基因組圖譜，注釋到26,905個(gè)基因，鑒定出寶石鱸不飽和脂肪酸重要合成基因，并預(yù)測(cè)多種重要鱸魚(yú)的共同祖先染色體情況。
我校魯義善教授、深圳市華大海洋研究院博士生李蕊晗為論文并列第一作者，魯義善教授、華大海洋研究院副院長(zhǎng)卞超副研究員和院長(zhǎng)石瓊院士為共同通訊作者。
寶石鱸富含不飽和脂肪酸。ω-3多不飽和脂肪酸（PUFA）的兩種代表性類(lèi)型二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），都是人體生長(zhǎng)發(fā)育的必需脂肪酸。然而，人類(lèi)自身無(wú)法合成這些ω-3多不飽和脂肪酸，只能從魚(yú)油等食物中獲得。多數(shù)魚(yú)類(lèi)可利用脂肪酸前體生物合成各種ω-3多不飽和脂肪酸，但能力差異極大。這一生物合成過(guò)程主要由兩個(gè)關(guān)鍵酶控制，即脂肪酸去飽和酶（由fads基因編碼）和長(zhǎng)鏈脂肪酸延長(zhǎng)酶（由elovl基因編碼）。
哺乳動(dòng)物有一系列fads基因（fads1、fads2和fads3），而大多數(shù)硬骨魚(yú)類(lèi)只有一個(gè)fads2；在哺乳動(dòng)物中總共報(bào)告了七個(gè)elovl基因家族成員（elovl1~7），其中elovl1、elovl3、elovl6和elovl7編碼延長(zhǎng)酶以催化飽和與單不飽和脂肪酸的延長(zhǎng)，而elovl2、elolv4和elovl5編碼蛋白以延長(zhǎng)多不飽和脂肪酸。魚(yú)類(lèi)elovl2、elovl4和elovl5的功能與哺乳動(dòng)物的類(lèi)似。近來(lái)，有研究證實(shí)長(zhǎng)鰭籃子魚(yú)中存在兩種elovl8（分為elovl8a和elovl8b；在哺乳動(dòng)物中未發(fā)現(xiàn)），并且elovl8b在多不飽和脂肪酸的延伸中發(fā)揮重要作用。由于ω-3多不飽和脂肪酸含量高，寶石鱸可以作為詳細(xì)探索ω-3多不飽和脂肪酸生物合成途徑的良好模型。
本研究將寶石鱸幾個(gè)與ω-3多不飽和脂肪酸生物合成相關(guān)的關(guān)鍵功能基因定位到染色體上，還預(yù)測(cè)寶石鱸中ω-3多不飽和脂肪酸含量高的一些可能機(jī)制?；趩慰截惢蚪⒘藢毷|與7種代表性硬骨魚(yú)類(lèi)的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化位置，并在四種已測(cè)序的鱸魚(yú)（寶石鱸、歐洲鱸、大口黑鱸和中國(guó)鱸魚(yú)）中推斷出具有常見(jiàn)染色體易位的鱸魚(yú)祖先核型。作為一種重要的遺傳資源，寶石鱸基因組組裝圖譜將支撐對(duì)這個(gè)經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)進(jìn)行深入的生物學(xué)研究和分子育種研發(fā)。
進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，寶石鱸和歐洲鱸聚為一個(gè)分支。這兩種鱸魚(yú)之間的密切關(guān)系與傳統(tǒng)的形態(tài)分類(lèi)相一致，它們的分化時(shí)間估計(jì)在7,170萬(wàn)年前（圖1）。
圖1九種代表性硬骨魚(yú)的分化時(shí)間樹(shù)。金龍魚(yú)被用作外群，藍(lán)色數(shù)字表示分化時(shí)間
對(duì)寶石鱸全基因組解析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，寶石鱸與ω-3合成有關(guān)的基因分散分布在6條染色體上，說(shuō)明這些基因不是源自于串聯(lián)重復(fù)，而有可能來(lái)自于基因組復(fù)制。其中fads2位于6號(hào)染色體，elovl4a位于16號(hào)染色體，elovl4b位于13號(hào)染色體，elovl5位于14號(hào)染色體，elovl8a位于3號(hào)染色體，elovl8b位于8號(hào)染色體（圖2）。寶石鱸缺乏elovl2，這與多數(shù)海洋魚(yú)類(lèi)相似，說(shuō)明寶石鱸最早可能也來(lái)源于海洋。與多數(shù)硬骨魚(yú)類(lèi)只有一種elovl4相比，寶石鱸擁有elovl4a和elovl4b兩個(gè)基因；此外，寶石鱸還擁有在籃子魚(yú)里報(bào)道的elovl8a和elovl8b兩個(gè)基因。這些數(shù)據(jù)表明，寶石鱸具有強(qiáng)大的ω-3合成能力，這可能是其ω-3含量高的根本原因。
圖2寶石鱸與多不飽和脂肪酸合成有關(guān)基因分布
附：
文章來(lái)源：Lu, Y., Li, R., Xia, L. et al. A chromosome-level genome assembly of the jade perch (Scortum barcoo). Scientific Data 9, 408 (2022).
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41597-022-01523-y
