王锦蛇(Elaphe carinata)的基因组组装和注释

[目的]王锦蛇(Elaphe carinata)是一种重要的经济养殖物种，作为一种大型卵生无毒蛇类，其对各种毒蛇的毒液可表现出拮抗作用，包括血液循环毒素和神经毒素，这种保护的具体免疫机制和消化途径尚不清楚。试验旨在获取王锦蛇的首个全基因组序列，以填补现有基因组资源的空白，为毒理学、地理种群研究和免疫遗传学研究提供材料。[方法]以采样自中国安徽省黄山市的成年王锦蛇为试验动物，使用MGIEasy stLFR文库准备试剂盒构建stLFR 相同分子标签(co-barcode)DNA文库，使用BGISEQ-500测序仪进行测序，使用基因组DNA kit分离DNA进行全基因组(WGS)测序，使用单管长片段数据(stLFR)组装并结合 WGS 数据填补缺口及冗余去除，利用生物信息学方法结合 RNA 测序数据对获得的全基因组序列进行基因功能注释。[结果]试验共获得stLFR长度测序数据量 209.11Gb，测序深度 134X，WGS二代数据106.14Gb，测序深度 68X，RNA测序数据 11.38Gb.利用stLFR测序数据组装并结合WGS数据填补的基因组大小为 1.56GB，基因组最大Scaffold长度为49.75M，Scaffold N50为 6.53M，contig N50为44.05Kb，GC含量为 40.25%，BUSCO评估为 83.20%，;预测基因组中重复元件含量占比 42.26%，总长度为 621Mb，在所有重复元件中，长散在重复元件(LINEs)占72.56%，短散在重复元件占 1.33%，DNA转座子占4.78%，未知类型占 0.90%。共预测了 22，065个功能基因，与TrEMBL数据库相关的注释占比最高，达到 97.92%，与Swiss-Prot数据库、KEGG数据库、InterPro数据库及Gene Ontology数据库共同注释比例达到98.77%。此外，KEGG注释显示在人类疾病、生物系统和代谢类型中基因数量占比较高;基于GO数据库注释到的 25 个生物过程类别中，有 251 个基因与免疫系统过程有关，有 2 个基因与解毒相关。基于最大似然法构建的系统发育树表明，本研究数据与玉米锦蛇亲缘关系最近，系统发育关系合理。[结论]研究生成的王锦蛇基因组是蛇类现有基因组资源的有益补充，为进一步研究提供了重要的基因组数据。试验数据可与其他蛇类基因组数据结合，进行系统发育研究，构建蛇类和其他爬行动物的发育进化史。此外，这些数据对理解王锦蛇的免疫和消化机制具有重要意义，特别是在研究蛇类进化和毒素产生方面。本研究成果不仅丰富了蛇类基因组数据库，也为相关领域的科学研究提供了新的工具和视角。