越南野生大额牛(Bos gaurus)纳米孔测序基因组组装及其对濒危物种保护的启示

时间:2025年7月3日
来源:BMC Genomic Data

编辑推荐:

为解决越南野生大额牛(Bos gaurus)种群濒危问题,越南科学院生物研究所等团队利用牛津纳米孔技术(ONT)对死亡个体肌肉样本进行全基因组测序,获得2.61 Gb的基因组草图(contig N50=324.5 kb),BUSCO完整性达83.4%。该研究填补了东南亚地区非驯化牛科动物基因组空白,为解析抗虫特性(如bovidic acid)和制定保护策略提供关键数据,成果发表于《BMC Genomic Data》。

广告
   X   

野生大额牛(Bos gaurus)作为牛科动物中体型最大的物种之一,自1986年起被国际自然保护联盟(IUCN)列为易危物种。在越南,其种群数量急剧下降,西北部仅存30-50头,中部高地不足300头。这种衰退与栖息地丧失、人类活动干扰密切相关。更严峻的是,目前全球仅美国农业部(USDA)发布过一个大额牛参考基因组,东南亚地区尤其是越南种群的基因组信息完全空白,严重制约了针对该物种特有性状(如分泌天然驱虫剂bovidic acid)的研究和保护策略制定。

针对这一现状,越南科学院生物研究所的Thi Dieu Thuy Nguyen团队联合越南国立农业大学和澳大利亚昆士兰大学的研究人员,利用牛津纳米孔技术(Oxford Nanopore Technologies, ONT)对一例越南广南省死亡大额牛的肌肉样本进行全基因组测序。该样本在死亡48小时后采集,历经5年乙醇冷冻保存,仍成功提取出高质量DNA。研究团队采用PromethION R9流动槽和SQK-LSK110建库试剂盒,通过Guppy v6.4.6超精度模式获得5500万条读长(Qscore≥10),经Filtlong过滤后保留49 Gb数据(读长N50=2.5 kb)。

关键技术方法
研究采用ONT长读长测序技术,使用Flye v2.9进行从头组装(--nano-hq --genome-size=2.7G),结合BUSCO (mammalia_odb10)评估完整性。样本来源于越南自然博物馆保存的2014年死亡个体,肌肉组织经Gentra Puregene试剂盒提取DNA。

基因组组装质量
最终获得2.61 Gb的基因组草图,包含32,004个contigs和54个scaffolds,contig N50达324.5 kb,GC含量41.86%。尽管低于哺乳动物基因组典型连续性指标(如牛参考基因组contig N50>10 Mb),但BUSCO 83.4%的完整性表明其已覆盖核心基因集,显著优于线粒体DNA片段研究。

比较基因组学价值
该基因组与已发布的USDA大额牛基因组形成互补,特别揭示越南种群特有变异。与驯养牛(Bos taurus)约450万年分化史的背景相比,其基因组中可能保留更多野生适应性基因,如调控bovidic acid合成的羟基呋喃脂肪酸(Hydroxyfuranoid fatty acid)通路基因。

局限性讨论
样本保存条件导致DNA降解,使得组装连续性受限。作者建议未来采用Pore-C三维基因组技术改进scaffolding。值得注意的是,该研究首次证实长期冷冻样本仍适用于ONT测序,为濒危物种"抢救性基因组学"提供实践范例。

这项研究不仅建立了东南亚首个大额牛基因组资源,更开创性地将纳米孔技术应用于保存条件欠佳的濒危物种样本。其数据(NCBI SRA: SRR29504129; ENA: GCA_965225615)将为解析野生牛科动物抗逆性状、指导保护单元划分提供分子基础,也为开发新型生物驱虫剂(bovidic acid替代DEET)奠定理论基础。随着后续种群规模基因组研究的开展,这一"基因组方舟"有望成为拯救越南大额牛的关键科学工具。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有