南湖新闻网讯（通讯员 孙兵）水产种业是现代水产养殖业的“芯片”。泥鳅是我国重要的淡水特种经济鱼类，养殖年产30多万吨，位居我国淡水特种经济鱼类年养殖产量的第五位。我国泥鳅天然存在多种染色体核型，除全国范围内广泛存在的营两性生殖的二倍体（2n=50）外，长江中游流域还同域存在着大量我国特有的营两性生殖的四倍体（4n=100），是研究基因组倍性对鱼类性腺发育调控机制及其控制技术的重要模型。此外，泥鳅是典型的营水-气双重呼吸的气呼吸鱼类，具有耐低氧耐氨氮等多种优良生物学特性，可为培育优良鱼类新种质提供重要的基因资源和理论支撑。

10月10日，我校水产学院高坚和曹小娟研究团队在Cell Genomics在线发表了题为“The loach haplotype-resolved genome and the identification of Mex3a involved in fish air-breathing”的研究论文（图1）。

图1 泥鳅单倍型基因组组装和气呼吸基因鉴定

该研究在前期泥鳅染色体水平基因组的基础上，结合Pacbio HiFi和Hi-C数据拆分并组装了二倍体泥鳅两套单倍型基因组Mchra和Mchrb。其中Mchra基因组大小约为 1.09 Gb，Scaffold N50约43.61 Mb；Mchrb基因组大小约为1.11 Gb，Scaffold N50约43.99 Mb。通过 BUSCO评估表明Mchra和Mchrb基因组完整性分别达到97%和96.8%，进一步提高了泥鳅基因组的完整性和准确度。结合正选择分析和基因演化分析鉴定到一个古老的鱼类气呼吸基因Mex3a。通过构建泥鳅、血管可视化的斑马鱼（fli1a:EGFP）Mex3a敲除模型和Mex3a过表达、敲降、点突变的人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial，HUVEC）模型并结合转录组等方面揭示了 Mex3a 参与血管生成的分子机制（图2）。该研究创新性地鉴定出鱼类气呼吸基因Mex3a，为培育耐低氧鱼类品种以及解决水产养殖中的缺氧问题提供可靠的分子靶点。

图2 Mex3a调控鱼类耐低氧的分子机制

我校水产学院博士后孙兵为本论文第一作者，高坚教授和曹小娟教授为论文的共同通讯作者，张建伟教授指导了该项研究，硕士生李青山、已毕业硕士生肖鑫鑫、博士生周颖、博士生黄钰微参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金（U23A20245和32172962）和省重点研发项目（2023BBB054）的资助。

此前，该团队于9月28日在Scientific Data在线发表了题为“Chromosome-scale and haplotyperesolved genome assembly of the autotetraploid Misgurnus anguillicaudatus”的研究论文（图3）。该团队首此完成同源四倍体泥鳅的染色体水平单倍型基因组组装（图4），为解析多倍体形成的遗传机制提供了重要数据支持。

图3 同源四倍体泥鳅基因组组装

图4 同源四倍体泥鳅单倍型基因组

我校水产学院博士后孙兵和硕士生李青山为本论文共同第一作者，高坚教授和曹小娟教授为论文的共同通讯作者，张建伟教授指导了该项研究，硕士生梅熠辉、博士生张运邦、硕士生郑宇轩、博士生黄钰微、已毕业硕士生肖鑫鑫参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金（U23A20245和32172962）和省重点研发项目（2023BBB054）的资助。

据悉，这是我校高坚和曹小娟研究团队抓住泥鳅天然多倍体和气呼吸特性，开展精准设计育种工作取得的两个新进展，十余年来该研究团队利用多组学技术、基因编辑技术、多种遗传学方法等在该研究方向取得了一系列研究成果。

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.xgen.2024.100670

（“The loach haplotype-resolved genome and the identification of Mex3a involved in fish air-breathing”）

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41597-024-03891-z

（“Chromosome-scale and haplotyperesolved genome assembly of the autotetraploid Misgurnus anguillicaudatus”）

审核人：罗毅