世界首个现代蛙类基因组由中国生物科学家破译

2015年3月消息，从深圳华大基因获悉，来自中科院昆明动物所和深圳华大基因国家基因库的研究人员成功破译了高山倭蛙基因组，这是迄今为止破译的全世界首个现代蛙类基因组，也是目前破译的全世界第二个两栖动物的基因组。

此次研究为两栖动物进化研究提供了新线索，相关研究成果在美国科学院院刊（PNAS）杂志在线发表。

现代蛙类基因组特性此前是空白

两栖动物是脊椎动物的一个重要分支，目前已知的物种有7000多个，代表着脊椎动物从水生到陆生这一伟大转变的过渡类群。研究人员介绍，对两栖动物的研究，在研究脊椎动物的进化及其背后的分子机制中处在非常关键的位置。

不过，此前对于两栖动物这一重要的生物类群，目前仅测序完成了非洲爪蟾一个物种。该物种属于“古老蛙类”（Archaeobatrachia）的一种，这在一定程度上限制了人们对两栖动物基因组特性的认识，因为大部分(95%以上)的蛙类属于“现代蛙类”（Neobatrachia）。这在一定程度上限制了人们对两栖动物基因组特性的认识。

而此次中科院昆明动物所和深圳华大基因国家基因库的研究人员所破译的高山倭蛙基因组，这是迄今为止破译的全世界首个现代蛙类基因组。双方的研究人员共同合作完成高山蛙的样品收集、测序组装注释，以及后续的比较基因组学分析。

研究揭示两栖动物进化速率更低

高山倭蛙生活在青藏高原海拔2850~4700米的湖泊、水塘、沼泽地带及山溪、河流周围，在艰难的高原环境下，它们依旧顽强地生活、繁衍后代。他们并不起眼，一般只有三四厘米长，最小的甚至只有指甲盖大，身手也不敏捷，多为橄榄棕色，但是生命力却非常顽强。

高山倭蛙和非洲爪蟾基因组有何区别？研究人员通过高山倭蛙和非洲爪蟾基因组比较分析发现高山倭蛙拥有更大的基因组，高山倭蛙比非洲爪蟾多了近800M的基因组序列（高山倭蛙基因组2.3G，非洲爪蟾1.5G）。通过对全基因组数据分析，研究人员推算出高山倭蛙和非洲爪蟾的分歧时间大约在2.66亿年之前。

此次研究成果揭示尽管两物种分歧时间很久，但是它们染色体间的重排特别少，这说明蛙类基因组可能具有相对较慢的进化速率。研究人员表示，进一步研究发现，在染色体内部重排速率、基因区和全基因组范围的替换速率，蛙类都比鸟类和哺乳类动物要低，“这揭示了两栖动物，甚至整个冷血动物，具有比恒温动物更低的进化速率。”

研究人员表示，通过分析染色体断裂，融合事件，发现人的染色体间重排最剧烈，鸡和两栖动物染色体间重排相对较少。

首次在全基因组范围内比较两栖动物

“高山倭蛙基因组的破译，使我们进一步确认了更多的人类、鸟类、甚至蛙类基因组中的染色体断裂和融合区域。”来自国家基因库生物多样性课题组的共同第一作者熊子军说。

他表示，“这是首次在全基因组范围内比较两栖动物内部的替换速率和重排速率，通过对蛙类基因组的测序和比较分析，我们可以对两栖动物的进化有更多的了解。”