解读组学图谱帮助石珊瑚应对全球变化

文章链接：

https://www.researchsquare.com/article/rs-4037544/v1

作者：陆祖宏团队（何春鹏、韩婷玉、黄万龙、王冰、廖馨、陈均远、陆祖宏）

文章亮点

1. 完成了全球首批染色体水平高质量石珊瑚基因组的测序和组装。

2. 利用新的工作流程，解决了珊瑚基因组组装中的难点问题，如“外源序列污染”和“高杂合性遗传特征”等。

3. 深化了对石珊瑚基因组保守性和整体演化的认识。

4. 深化了对石珊瑚成钙、共生等广泛关注问题的认识。

5. 讨论了SIDT1等潜在的基因工程工具。

珊瑚礁由于全球气候变化面临前所未有的威胁，包括海温上升、海洋酸化和污染等问题。深入理解石珊瑚多组学对于有效保护珊瑚礁至关重要。然而，高度杂合性和外源序列污染阻碍了高质量石珊瑚基因组的组装。

继2011年第一个石珊瑚Acropora digitifera基因组调查报告发布十几年后，该研究利用新的工作流程和高通量染色体构象捕获（Hi-C）技术，实现了技术突破，成功组装了世界首批染色体水平的高质量石珊瑚基因组。目前，美国国家生物技术信息中心（NCBI）可以搜索到61个石珊瑚基因组，其中11个基于PacBio测序技术达到了染色体组装水平（7个小水螅体石珊瑚和4个大水螅体石珊瑚）。该研究详细介绍了4个组装质量最好、覆盖度最高（至少400倍）的4个小水螅体石珊瑚基因组。其中，A. muricata、Montipora foliosa和M. capricornis的基因组是NCBI的参考基因组，Pocillopora verrucosa的基因组是基于常规评估的最高质量石珊瑚基因组。

基于这些新挖掘的数据，该研究系统性揭示了石珊瑚的演化历史，通过染色体和同源盒基因的共线性分析，展示了石珊瑚基因组的高度保守性特征。结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和泛基因组分析，深化了对共生、钙化这两个焦点问题的理解。同时，首次展示了（石珊瑚）SIDT1四聚体蛋白跨细胞膜运输miRNA前体的动态模拟过程。

另外，该文关注了最近高频发生的一系列文章撤稿事件。因此，相关分析优先考虑数据及相关发现的可靠性和可复制性，排除了与实际生物学背道而驰的推测性生物信息学分析结果，如石珊瑚与虫黄藻（Symbiodiniaceae）之间的共生调控分析、非模式动物的细胞交流（Cell chat）分析、使用局部选定数据的泛基因组共线性分析、通过筛选scRNA-seq数据风险性挖掘新的亚细胞类型分析，以及基于数字基因家族而非直接序列比对的细胞类型进化分析等。该工作还放弃提及了不能100%重复的具体实验，如利用基因枪和CRISPR/Cas9载体或复合体进行基因编辑试验等。基于scRNA-seq数据和已经被广泛验证的准确可信的已发表文献，该研究详细讨论了共生细胞的三种不同状态和成钙细胞（calicoblasts）的生物矿化过程。此外，出于对同行的尊重，该文避免分析尚未发表、已上传到NCBI的数据。

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作者：陆祖宏团队（何春鹏、韩婷玉、黄万龙、王冰、廖馨、陈均远、陆祖宏）

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