2020年10月，Nature Communications在線發表了題為「The structural variation landscape in 492 Atlantic salmon genomes」的研究論文，該研究通過對492個大西洋鮭魚進行深度測序，指出了SV在大西洋鮭魚群體結構研究中的重要性，並分析了野生大西洋鮭魚與馴化群體間的遺傳差異，為大西洋鮭魚的基因組進化研究和馴化性狀的遺傳機制解析提供了新見解。
大西洋鮭魚隸屬於鮭科鮭屬，是目前廣泛養殖的經濟魚類，具有較高的經濟和生態價值。鮭科魚類在硬骨魚的共同祖先發生WGD事件後，又在80-100百萬年前發生了特異性的WGD事件，使得其基因組中保留了較多的冗餘基因，這可能會影響SV的選擇性保留。目前對大西洋鮭魚群體結構的研究大多基於SNP進行，因此開展大西洋鮭魚群體的SV研究可為其馴化機制解析提供新見解。
材料：492份材料，包括80份野生加拿大品種、359份挪威品種、8份波羅的海品種、4份白海品種、41份養殖材料。
測序：Illumina測序，平均測序深度8.1×。
1.SV的檢測、過濾與注釋
由於二代測序在檢測SV時假陽性概率過高，研究者使用了一套嚴謹的流程（Lumpy+SV-plaudit）來過濾SV，共獲得15483個SV（14017個刪除，1244個重複，242個反轉），平均長度為1532 bp。此外，基於三代測序的SV檢驗結果表明過濾得到的各類型的SV準確率均高於81%。基於SV的群體結構分析表明，492份大西洋鮭魚可分為加拿大和挪威兩種類型，與之前基於SNP分析的結果相一致。
使用SnpEff去注釋SV的功能，結果表明許多SV位於基因間區和內含子區域，共覆蓋8439個基因，顯著富集在與抗性、物質運輸相關的通路中。
2.WGD事件對SV的影響
基於SV的blast比對，同時結合系統進化樹，研究者發現大西洋鮭魚中pTSsa2序列顯著擴張，這闡述了大西洋鮭魚進化中DNA轉座子的活躍性。同時結合大西洋鮭魚中獨特的WGD事件，研究者進一步探討了Ss4R WGD事件對其SV選擇性保留的影響。結果表明，與單基因相比，SV更容易與有功能冗餘的基因相重疊；轉錄組分析表明與缺失SV相重疊的基因表達量顯著減少。總之，大西洋鮭魚中Ss4R WGD事件通過功能冗餘方式來影響缺失類型SV的選擇性保留。
3.大西洋鮭魚馴化中SV的選擇及其影響
與家畜和家禽馴化上千年相比，人工養殖大西洋鮭魚才歷經60年，受選擇的世代數不超過15年。因此，研究者猜想人類對大西洋鮭魚的馴化還處在早期階段（即行為特徵的馴化），即在野生和養殖大西洋鮭魚之間受選擇的SV應與控制行為的基因調控途徑相關。
為驗證猜想，研究者選擇了34個養殖個體與257個野生個體進行選擇性消除分析（Fst），共在全基因組範圍內篩選到了584個SV，共包含326個獨特基因。GO富集表明，48%的基因（156個）都顯著富集在與學習和行為相關的通路中。隨後進行轉錄組分析，發現這些基因在大腦中表達特異性和表達水平顯著提高。
圖6 人工養殖和野生大西洋鮭魚間的遺傳分化（Fst）分析
突觸蛋白質組是神經系統活動的核心，並定義了動物一生中可以完成的全部認知和行為。為進一步研究大西洋鮭魚中，與受選擇SV相關的基因座在馴化遺傳結構中的作用，研究者將大西洋鮭魚所有編碼的蛋白質產物與來自斑馬魚高解析度突觸蛋白質組相互參照，結果發現156個基因中的65個編碼了突觸蛋白。此外，突觸基因連接的SVs在野生魚中是罕見的等位基因，在養殖魚中顯示雜合子(攜帶一個SV拷貝，0/1)和純合子(攜帶兩個SV拷貝，1/1)的頻率增加。
總的來說，由於選擇性壓力或漂移的改變，大西洋鮭魚的馴化改變了不同基因（除了神經和行為途徑）的功能。
通過獲得高質量的SV，研究者對大西洋鮭魚中WGD影響SV的保留、馴化過程中SV的選擇及其功能影響進行深入分析，為大西洋鮭魚的遺傳進化、人工養殖提供了新見解。而在此文中，研究者所使用的研究思路可為其他非模式動物的群體SV研究提供借鑑意義，其主要亮點概括如下：
（1）選擇新穎、足夠多的材料進行測序分析（不限於斑馬魚、羅非魚等模式物種）；
（2）設計嚴謹的流程來過濾SV（SV雙重過濾+三代測序驗證）；
（3）選擇性消除分析的結果深度驗證（轉錄組+蛋白組）。
SV的新穎性+套路化的研究思路，我們有理由相信，SV會在動物群體研究中發揮更加重要的作用！