昆明動物所發布碧鳳蝶染色體水平基因組

2020-11-29 中國科學院

　　蝴蝶因其豐富的形態多樣性，自達爾文時代就作為研究物種適應性進化的重要類群之一，近幾年更被認為是研究形態遺傳、進化和發育的理想模型，已成為發育生物學、進化生物學、種群遺傳學、保護生物學和生態學等研究領域的重要模式生物之一。鳳蝶科是具有重要進化地位的蝴蝶支系，其豐富的色彩和形態等多樣性是昆蟲生態與進化研究的主題。

　　中國科學院昆明動物研究所科研團隊在2015年完成所有蝴蝶模式種金鳳蝶及其近緣種柑橘鳳蝶兩種鳳蝶基因組(Li et al., 2015, Nature Communications)的基礎上，對廣泛分布在東亞、南亞以及東南亞並對體色進化及物種分化具有重要研究意義的碧鳳蝶Papilio bianor Cramer, 1777進行了基因組研究。運用三代長讀長測序技術(PacBio)，結合高通量染色體構象捕獲(Hi-C)技術，成功地組裝了碧鳳蝶染色體（29條常染色體和1條性染色體）水平的基因組，這是首個利用Hi-C技術完成的染色體水平的蝴蝶基因組。該基因組總長約為421.52 Mb，contig N50與scaffold N50分別高達5.50 Mb和12.51 Mb。基因組注釋的結果表明碧鳳蝶基因組大小的一半以上為重複序列（233.09 Mb, 55%），是所有已發表的蝴蝶基因組中重複序列最高的基因組。注釋到的蛋白編碼基因共15375個。利用4D位點以及直系同源基因構建的進化樹提示鳳蝶屬起源於39-57百萬年之間，碧鳳蝶與柑橘鳳蝶和金鳳蝶的分歧時間在23-35百萬年之間。通過PSMC對碧鳳蝶的歷史種群動態進行分析結果顯示，碧鳳蝶種群從最近的一次間冰期開始增加，直至末次盛冰期為止，這與先前對其他昆蟲的研究結果一致。碧鳳蝶染色體水平的參考基因組不僅為研究碧鳳蝶特殊生物學特性的遺傳和分子機制奠定了基礎，也為鳳蝶乃至整個蝴蝶資源開發和生物多樣性保護提供了基礎資料。

　　該成果是在昆明動物所副研究員李學燕帶領的昆蟲研究團隊潛心專研下取得的，以Chromosomal-level reference genome of Chinese peacock butterfly (Papilio bianor) based on third-generation DNA sequencing and Hi-C analysis 為題，於11月4日在GigaScience上發表。李學燕是文章的第一通訊作者。

　　該研究得到國家自然科學基金項目(31621062)、中科院戰略性先導科技專項（B類）(XDB13000000)和「西部青年學者」項目（A類）等的支持。

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