日本食菌甲（Glischrochilus (Librodor) japonius）染色体水平基因组组装：解锁食菌甲演化与生态奥秘的钥匙

　　食菌甲在生态系统中作用重要，但因缺乏大规模基因组数据，其生物地理历史和遗传机制不明。研究人员对日本食菌甲（Glischrochilus (Librodor) japonius）进行染色体水平基因组组装。成功组装出 789.06 Mb 的基因组，该成果有助于了解食菌甲演化和生态，推动科内比较研究。

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　　在大自然的奇妙舞台上，食菌甲（Coleoptera: Nitidulidae）是一群不可忽视的小角色，却发挥着大作用。它们广泛分布在全北区和热带地区，就像大自然的 “清道夫” 和 “生态工程师”，在植物腐烂、真菌和细菌传播以及农业生态系统的碳氮循环中，都扮演着关键角色。然而，尽管它们如此重要，我们对它们的了解却十分有限。

从分类学的角度来看，食菌甲家族庞大，包含约 350 个属和至少 4500 种，但目前只有少数基因组数据可供研究。在进化历程方面，虽然有研究表明食菌甲可能起源于早白垩世，但由于缺乏大规模基因组数据，它们的生物地理历史仍然是一个谜团。而且，它们适应不同生态环境的遗传机制也有待揭示。这些未知就像一团迷雾，笼罩在食菌甲研究的道路上，让科学家们对这个家族的探索充满了挑战，也激发了他们的研究热情。

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为了驱散这团迷雾，广西大学、中国科学院动物研究所等多个国内研究机构的研究人员携手合作，开展了一项针对日本食菌甲（Glischrochilus (Librodor) japonius）的研究。他们的目标很明确，就是要通过对日本食菌甲进行染色体水平的基因组组装，来深入了解食菌甲的演化和生态奥秘。

研究人员取得了令人瞩目的成果。他们成功组装出了日本食菌甲的染色体水平参考基因组，这一成果发表在《Scientific Data》上。该基因组总大小为 789.06 Mb，令人惊叹的是，94.91% 的序列成功锚定到了 10 条染色体上，scaffold N50 达到 77.84 Mb，BUSCO（endopterygota_odb10 数据库）完整性为 97.20% 。这意味着该基因组具有很高的质量和完整性，为后续研究提供了坚实的基础。此外，研究还发现重复元件占基因组的 54.67%（431.38 Mb），并鉴定出 1673 个非编码 RNA，预测出 22526 个蛋白质编码基因。这些成果为我们打开了一扇了解日本食菌甲遗传信息的大门，也为整个食菌甲家族的研究提供了宝贵的资源。

这项研究的意义重大。它为深入探究食菌甲的演化历程提供了关键线索，有助于科学家们解开食菌甲生物地理历史的谜团。通过对基因组的分析，还能揭示它们适应不同生态环境的遗传机制，进一步理解它们在生态系统中的重要作用。这不仅丰富了我们对生物多样性的认识，也为生态保护和农业可持续发展提供了理论支持。

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在研究过程中，研究人员使用了多种先进的技术方法。首先，通过采集安徽蚌埠怀远县的 13 只成年雌性日本食菌甲样本，去除肠道和口器后进行基因组测序。利用 Illumina、PacBio HiFi 和 Hi-C 测序技术，分别获得了高质量的测序数据。之后，运用 k - mer 方法估计基因组大小，使用 HiFiasm 软件进行基因组组装，并通过多种软件进行优化和验证。同时，结合同源性、转录组数据和从头预测（ab initio）等方法进行基因预测和功能注释。

下面来详细看看研究结果。

• 基因组特征估计：利用 Illumina 清洁数据通过 k - mer 方法估计日本食菌甲基因组大小为 734.36 Mb，杂合度为 2.15%，非重复率为 33.5%。这一数据为后续基因组组装和分析提供了重要的基础信息。
• 基因组组装：使用 HiFiasm 软件进行初步组装，再通过 purge_dups 去除重复区域，结合 Hi - C 数据和多种软件进行优化，最终得到染色体水平的基因组。其长度为 789.06 Mb，scaffold N50 为 77.84 Mb ，GC 含量为 31.10%，且完整性高达 97.20%。这表明研究人员成功构建出了高质量的日本食菌甲基因组。
• 重复元件预测：通过多种软件进行重复元件预测，结果显示重复序列占基因组的 54.67%。其中，LINEs 占 9.32%，LTR 元件占 2.80%，DNA 转座子占 8.30%，还有大量未分类的重复序列。这些重复序列的存在可能对日本食菌甲的基因组结构和功能产生重要影响。
• 基因预测：综合多种方法预测出 22526 个高可信度基因。与其他六种昆虫相比，日本食菌甲的基因特征在基因长度、CDS 长度和蛋白质长度等方面存在差异。这有助于了解日本食菌甲在分子层面的独特性，以及与其他昆虫的进化关系。
• 基因功能注释：对蛋白质编码基因进行多数据库比对注释，发现 97.36% 的基因在至少一个数据库中得到注释。这为进一步了解这些基因的功能提供了丰富的信息，有助于揭示日本食菌甲的生物学特性和生态适应性。
• 非编码 RNA 注释：对非编码 RNA 进行注释，共鉴定出 1316 个 tRNA 基因、109 个 rRNA 基因、182 个 snRNA 基因和 66 个 miRNA 基因。非编码 RNA 在基因表达调控等方面具有重要作用，这些发现为深入研究日本食菌甲的基因调控机制提供了新的视角。

研究结论和讨论部分再次强调了该研究的重要意义。日本食菌甲染色体水平基因组的成功组装，为食菌甲的进化和生态研究提供了重要的参考基因组。它为深入探究食菌甲的分类学、系统发育和适应性进化等方面提供了有力工具。同时，也为比较基因组学研究提供了新的数据，有助于揭示食菌甲科内基因组结构和功能的演化规律。这一研究成果不仅推动了食菌甲领域的研究进展，也为其他相关昆虫的研究提供了借鉴，为生命科学的发展贡献了重要力量。

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