2022年3月24日， 中國科學院北京生命科學研究院 趙方慶 團隊 和 中國科學院大學 苗苗 團隊 合作在 Molecular Biology and Evolution 雜誌發表題為“ An extremely streamlined macronuclear genome in the free-living protozoan Fabrea salina ”的研究論文，報道了他們關於真核生物基因組進化策略的研究成果。該團隊從原生動物鹽蠶豆蟲( Fabrea salina )入手， 首次系統解析了目前已知的自由生異養真核生物的最小基因組，為真核生物基因組精簡理論提供了新見解，揭示了其高鹽環境適應的遺傳學基礎 。
纖毛蟲起源於約11億年前，是壹類結構和功能最復雜的單細胞真核生物，是研究真核生物基因組進化的重要材料。鹽蠶豆蟲能夠在35 ~ 180 ppt鹽度生長繁殖，環境適應性強，繁殖周期快，且對惡劣環境有顯著抗性。此前鹽蠶豆的基因組數據壹直處於空白狀態，影響了對鹽蠶豆耐鹽機制的深入研究。該研究團隊首先建立了鹽蠶豆蟲的培養體系，綜合采用單細胞基因組技術和Nanopore測序技術，重構出高質量的鹽蠶豆蟲大核基因組。其基因組僅有18.35Mb，86.5%的拼接序列中具有雙側端粒，說明其基因組高度完整性。此外，***鑒別出9918個蛋白編碼基因，其數目在目前已發表的自由生纖毛蟲中最少，且僅相當於原核生物中粘細菌的基因數量。如此簡潔精巧的基因組賦予其作為生物演化研究模型的特殊地位。
該研究團隊進壹步通過比較和進化基因組學分析，系統揭示了鹽蠶豆蟲高基因密度、微內含子、同源基因收縮等基因組精簡特征以及與環境適應相關的基因組結構，提供了真核捕食者基因組精簡進化的直接證據。通過對其耐鹽機制的探究，發現基因組中高鹽脅抗性相關基因的擴增事件及轉錄組水平表達特征，揭示了鹽蠶豆蟲對高鹽環境的適應性進化。研究發現了磷脂酸的積累可能在抵抗細胞內高滲透壓中發揮了重要作用。此外，該團隊首次描述了鹽蠶豆蟲有性生殖過程中大核的形態特征和轉錄組圖譜。 該研究首次解析了自由生纖毛蟲的極簡基因組特征，闡明鹽蠶豆蟲作為研究真核生物基因組進化模型的特殊地位，為理解基因組的精簡和進化 歷史 提供了獨特視角 。
中國科學院大學博士研究生張冰和碩士研究生侯麗娜為論文並列第壹作者，中國科學院北京生科院趙方慶研究員和中國科學院存濟醫學院苗苗教授為***同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金委和中國科學院的經費支持，並得到中國海洋大學原生動物實驗室的幫助。
論文鏈接：
/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msac062/6553891