新聞科研進(jìn)展
斑馬魚是全球最重要的模式生物之一。因其高繁殖率、體外受精、快速的胚胎發(fā)育以及豐富的遺傳操作技術(shù)等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于人類疾病和發(fā)育相關(guān)研究。然而，現(xiàn)有的斑馬魚基因組注釋主要依賴于計(jì)算預(yù)測和短讀長測序數(shù)據(jù)，導(dǎo)致斑馬魚基因組中存在大量未被注釋到的區(qū)域，這嚴(yán)重限制了相關(guān)研究的進(jìn)一步開展。
為解決這一問題，中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)利用PacBio Sequel II平臺對斑馬魚早期胚胎發(fā)育過程中的21個時間點(diǎn)進(jìn)行了高分辨率的全長轉(zhuǎn)錄組測序，并基于這些數(shù)據(jù)對斑馬魚基因組進(jìn)行了重新注釋。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)斑馬魚基因組中存在大量未被發(fā)現(xiàn)的新基因和新轉(zhuǎn)錄本，極大提升了斑馬魚基因組注釋的準(zhǔn)確性和完整性。6月4日，相關(guān)研究成果以 “High resolution of full-length RNA sequencing deciphers massive transcriptome complexity during zebrafish embryogenesis”為題在《BMC Biology》雜志發(fā)表。
研究團(tuán)隊(duì)通過對21個發(fā)育階段的樣本進(jìn)行測序，平均每個階段產(chǎn)生了26,754,033條subreads和748,081條環(huán)形共識序列（CCS）。經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和分析，研究人員發(fā)現(xiàn)了2113個之前未被注釋到的新基因和33,018個新轉(zhuǎn)錄本。進(jìn)一步通過多種方法對這些新發(fā)現(xiàn)的基因和轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行了驗(yàn)證，包括結(jié)構(gòu)域預(yù)測、同源性分析、保守性分析、短讀RNA測序定量以及啟動子位置信息（H3K4me3和CAGE-seq）等，結(jié)果證明了這些新發(fā)現(xiàn)的基因和轉(zhuǎn)錄本是可靠的。
研究人員分析了21個發(fā)育階段中轉(zhuǎn)錄本的動態(tài)表達(dá)模式，揭示了不同階段的可變剪接事件。在胚胎發(fā)育的早期階段，尤其是從1k-cell到oblong階段，以及從oblong到dome階段，可變剪接事件顯著增加，隨后逐漸減少。這些動態(tài)變化表明，可變剪接在斑馬魚胚胎發(fā)育過程中起著重要作用。此外，研究人員還對新發(fā)現(xiàn)的lncRNA進(jìn)行了保守性分析。盡管lncRNA在物種間的保守性較低，但它們在胚胎發(fā)育中可能具有重要的調(diào)控功能。
這項(xiàng)研究不僅為斑馬魚的研究群體提供了高分辨率和顯著提升的胚胎發(fā)育轉(zhuǎn)錄組注釋，還為理解斑馬魚胚胎發(fā)育的分子機(jī)制提供了寶貴的資源。通過揭示大量新基因和新轉(zhuǎn)錄本，以及可變剪接事件的動態(tài)變化，該研究為未來斑馬魚發(fā)育和基因調(diào)控的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
水生所與深海所聯(lián)合培養(yǎng)博士薄晶為論文第一作者，水生所何舜平研究員和楊連東研究員為論文共同通訊作者。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF0608200）、國家自然科學(xué)基金（32422010和32170480）等多項(xiàng)基金的資助。
論文鏈接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-025-02271-2