这次，小编介绍大家一篇基因组文章，是16年8月22日发在NG上一个硬骨鱼基因组文章。

小编本来想自己解读，发现有前人已经作了这项工作，于是小编就直接拿来主义啦。

在拿来之前。小编大概的总结下这篇文章有意义的地方：

文章不像原来的基因组文章一样，功能、进化、群体都研究一些，然后拼在一起发一个好的文章，这篇文章主要通过对66种硬骨鱼低深度测序然后针对硬骨鱼MHCII（非特异性免疫）区缺失、MHCI（非特异性免疫）区扩张进行研究的。主要结论也很简单，MHCII区缺失大概是因为为了可以游的更远，关闭一套免疫系统，减少能量消耗，而MHCI扩张，更多的是一种代偿的作用。

更详细的分析，见下文

感谢组学维基的精彩解读

文献解读原公众号：组学维基

Nature Genetics：硬骨鱼的免疫系统进化影响物种形成率

一、研究背景

硬骨鱼类构成了物种极度丰富的脊椎动物进化分支，展现出了广泛的基因和表型变异，包括不同的免疫防御策略。一种大西洋的鳕鱼展现了特别的基因组异常案例，它们缺失了主要组织相容性复合体（MHC）基因MHCⅡ而同时MHCⅠ基因显著增加。通过对66种硬骨鱼类进行低深度（9-39X）的基因组测序、组装和对比分析，结果发现MHCⅡ基因在整个鳕形目系谱里都是缺失的。相比之下，MHCⅠ基因在进化分支内外都发生了多次扩展。另外研究人员通过基于trait的多样化模型确定了MHCⅠ高拷贝数和高物种形成率之间的关联。

关键词：DNA测序，基因组信息学，基因组学，免疫遗传学，序列注释

二、材料与方法

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1、样品

基因组DNA来自不同物种的各种组织，大部分组织样本来自博物馆和其他一些收藏组织，还有一些是与当地的商业捕鱼人合作。

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2、测序

每个物种构建一个400片段大小的文库，采取双末端测序，用Illumina TruSeq Sample Prep v2的低通量测试方法。

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3、组装

每个物种（2 × PE150）都用Illumina HiSeq 2000测序平台测到了9x的覆盖量，序列通过Celera Assembler进行组装。基因组草图组装质量，在基因空间完整性方面，使用CEGMA和BUSCO进行评估。

三、结果

为了探索硬骨鱼类免疫基因的进化，研究人员从新真骨鱼亚基部里选择了比较有代表性的物种进行低深度的基因测序。由于在鳕形目中MHC基因既有缺失又有扩大，对能代表鳕形目及其亚科的27个物种进行了更深入的检测。基于模拟基因组装配统计和基因间隔完整性，建立了66个基因组的de novo组装测序策略。对每个物种建立了覆盖9–39×的单一双末端片段库。基因组序列组装用的是Celera Assembler，获得了大小3.2-71kb之间的Scaffold N50。对于大多数物种，通过CEGMA分析获得了75%以上的真核生物保守基因，通过BUSCO分析获得了平均74%的辐鳍鱼纲保守基因。总体来看，局部的基因组草图组装获得了高度的基因结构完整性。

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1、基因组规模的硬骨鱼发展史

为了建立硬骨鱼和鳕形目之间的确定关系，从66个基因组草图组装集合10个先前发表的基因组中，严格筛选111个基因中的567个外显子进行phylogenomic分析。过滤后的数据包括71,418bp，用于物种树分析。为了建立硬骨鱼进化的时间轴以及免疫基因改变的时间节点，对获得的基因组数据进行贝叶斯系统发生推演，利用的是不严格的时间模型和17个化石限制条件。结果发现枝长和独特的映射缺失之间并没有关联，这表明在本研究的种系发生中，不完全的世系排列并不影响硬骨鱼进化的分歧，对于本研究串联是比较合适的物种种系发生策略。

进化树如下，显示了一个单源的进化枝，进一步证实了鞭尾鱼是鳕形目最近的亲属，并且估算出这一世系最老的物种约为8500万年。

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2、MHCⅡ通路基因的缺失

为了评估大西洋鳕鱼MHC II通路基因缺失的起源和程度，研究人员对硬骨鱼基因组的免疫基因部分采取了一种比较基因搜索的方法，包括BLAST、ORFs和基因注释。明确研究了27个确定存在于MHCⅠ、MHC II以及交叉通路的关键基因，另外用3个高度保守的基因作为对照，查询序列选择了直系同源的斑马鱼（Danio rerio），青鳉（Oryzias latipes），斑点绿河鲀（Tetraodonnigroviridis），河鲀（Takifugu rubripes），三刺鱼（Gasterosteus aculeatus），罗非鱼（Oreochromisniloticus），亚马逊花鳉（Poecilia formosa），阔尾鱼（Xiphophorus maculatus），洞穴鱼（Astyanaxmexicanus）以及大西洋鳕鱼（G. morhua）

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3、MHCⅠ拷贝数变异

b展示了所有物种MHC I基因的平均拷贝数，鳕形目的MHC I基因拷贝数极高，除了极少数种（如细长臀鳕的拷贝数只有5），大部分鳕形目代表性的物种都有40以上的拷贝数。这种基因家族的扩张可能会促进生物多样化，产生新的功能或者异常的免疫通路。在这一方面，研究人员还在大西洋鳕鱼及其他5个物种中鉴定出一种可能是加强交叉呈递功能的胞质分类基序。

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4、MHCⅡ基因缺失原因的假说

作者提出了两种可能的假说来解释MHC II基因的缺失：为了降低代谢上的消耗或者免疫基因功能转变导致完全废弃MHC II。MHC II基因的缺失是发生在MHC I基因扩张之前还是之后是这两种观点的关键。通过比较发现，MHC I基因的扩张出现在犀鳕科分化之后，因此是在MHC II基因缺失之后。

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5、MHCⅠ拷贝数进化与物种多样性的关联

以往的研究显示MHC基因和分子差异与物种的栖息地以及种群占地有关，本研究的数据表明在硬骨鱼类中MHC I基因拷贝数最高的鳕形目和角箱鲀，栖息地的分布是最广泛的。通过系统发生对照法来检验各个种群MHC I基因拷贝数的适应性进化，结果证实MHC I拷贝数进化的特征是选择中间最适条件，是侦查和消灭病原体之间的一种权衡。

MHC I拷贝数进化与多样性比例分析

四、总结

这66种新硬骨鱼的基因组的草图组装为脊椎动物大规模进化枝对比分析提供了可能，研究人员利用这些信息解开了免疫关键基因的进化历史，揭示了硬骨鱼类中MHC基因组成差异对脊椎动物世系进化多样率的影响。这一结果扩展目前对于适应性免疫系统的可塑性的理解，同时提出了免疫相关基因在物种多样性方面的重要意义。

参考文献：Evolution of the immunesystem influences speciation rates in teleost fishes. Nature Genetics. doi:10.1038/ng.3645

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