关键词：全基因组分析；变异检测；生信分析；

文献介绍

• 标题（英文）：The chromosome-scale genome of the raccoon dog: Insights into its evolutionary characteristics
• 标题（中文）：貉染色体级基因组：洞察其进化特征
• 发表期刊：iScience
• 作者单位：东北林业大学
• 发表年份：2022
• 文章地址：https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105117

貉作为一种中型犬科动物，原生分布于东亚地区。在过去百年中，貉的分布范围持续扩大，目前覆盖欧亚大陆的大部分地区，使貉成为欧洲的入侵物种，对当地生态系统和公共健康构成重大威胁。貉独特的生物学特征使其具有较强的环境适应能力。同时，貉作为多种病原体的储存宿主，对公共健康构成潜在威胁。然而，这些生物学特征的遗传基础目前知之甚少。

因此研究团队使用基因组组装、比较基因组学、种群历史分析和功能验证的研究方法，对中国黑龙江雄性貉样本的染色体进行基因组研究，深入探索貉的生物学特征遗传基础，包括免疫力、繁殖、杂食性、冬眠和入侵性等特征。

测序流程

在数据分析过程中，研究团队使用Sentieon DNAseq Haplotyper对样本进行变异检测，输出gVCF格式文件，DNAseq GVCFtyper进行Joint calling，输出VCF文件。

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Sentieon DNAseq相较于BWA流程，对核心算法进行了优化，从而使得分析速度加快，如FASTQ到vcf的速度提升至10倍，BAM到vcf提升至20倍；得出的结果与BWA的一致性达到99.7%以上，支持多倍体和大型基因组的分析，而且还能对30万个以上的样本进行联合变异检测；能更快更准确的将变异检测结果交付到您的手上。

图3 Sentieon DNAseq的流程步骤

基因组注释识别出20，000个高可信度蛋白质编码基因，其中99.87%获得功能注释。重复序列占总基因组的35.11%，包括LINEs (22.71%)、LTRs (12.00%)等，展示了在组装高重复区域方面的优势。同时还预测出781个rRNA、995个miRNA等非编码RNA。

通过多重证据首次在貉基因组中准确鉴定出X染色体(Chr27，127.44 Mb)和Y连锁区域(Scaffold30，3.24 Mb)。这一发现基于测序覆盖度分析、与家犬性染色体的共线性比对，并通过38个已知性别个体的全基因组重测序数据得到验证。雄性个体中这些区域的测序深度约为常染色体的一半，而雌性个体中Chr27的深度与常染色体相当。

与其他17个物种比较发现貉基因组中有430个扩张的基因家族，主要富集在能量代谢(如ATP代谢、糖酵解)、解毒和免疫相关通路。特别是在解毒相关的GST基因家族显著扩张，这可能与其杂食性适应有关。在繁殖相关基因(如TDRD6、ZP3)中发现了貉特异的氨基酸改变。此外，发现30个免疫相关基因处于正选择之下，其中多个基因含有位于功能域区域的貉特异突变。

通过三种方法(PSMC、MSMC2和SMC++)重建的种群历史显示，貉的有效种群大小经历了复杂的变化:从160万年前到32万年前逐渐下降，随后至10万年前经历扩张，10-5万年前保持相对稳定，此后持续下降至1000年前。全基因组杂合度为0.28，虽低于部分入侵物种，但明显高于多数猫科和犬科物种，表明其具有较高的遗传多样性。

Sentieon 软件团队拥有丰富的软件开发及算法优化工程经验，致力于解决生物数据分析中的速度与准确度瓶颈，为来自于分子诊断、药物研发、临床医疗、人群队列、动植物等多个领域的合作伙伴提供高效精准的软件解决方案，共同推动基因技术的发展。截至 2023 年 3 月份，Sentieon 已经在全球范围内为 1300+用户提供服务，被世界一级影响因子刊物如 NEJM、Cell、Nature 等广泛引用，引用次数超过 700 篇。此外，Sentieon 连续数年摘得了 Precision FDA、Dream Challenges 等多个权威评比的桂冠，在业内获得广泛认可。

文献讨论

研究相比之前发表的Rac 1.0版本，该研究首次实现了包含雄性样本的染色体级别基因组组装。在解毒机制方面，研究揭示了多个关键基因和通路的适应性进化，包括GST基因家族、ABCC12基因、FMO1和DAO基因等。解析了貉的高繁殖的相关基因。也提出了研究的局限性，未对貉的B染色体进行组装，也需要进一步进行功能分析，验证本研究中与貉生物特性相关的突变。

总结

该研究首次在染色体水平解析了貉的基因组特征，揭示了其生态入侵的分子机制，为入侵物种防控提供了靶点。此外，貉作为人兽共患病宿主，其免疫基因的解析对公共卫生风险评估具有重要价值。未来需结合全球种群样本，进一步探究入侵后的快速适应性进化规律。