近日，我室吕云云副教授联合西华师范大学以第一作者在Cell系列子刊 《Iscience》 发表题为《The paddy frog genome provides insight into the molecular adaptations and regulation of hibernation in ectotherms》论文。

研究内容简介：以水陆两生动物泽陆蛙为研究对象，首先通过全面的测序技术，包括240Gb的二代测序reads和389Gb的PacBio reads，成功组装了3.86Gb、GC含量为0.403的泽陆蛙基因组。该基因包含了13条染色体，长度从139 Mb到601 Mb。该基因组的重复度达到了70.2%，其中长末端重复（LTRs）最高，表明两栖动物具有高度重复序列的基因组特征。为探究变温动物冬眠相关的分子适应，团队通过比较基因组分析，发现冬眠动物存在682个快速进化基因（REGs）和34个正选择基因（PSGs）。这些基因中的四个PSGs与冬眠生理过程中的关键生物功能密切相关，涉及到节律调节、温度感知和低氧反应，可能为冷血动物适应冬眠机制的分子选择信号。

为探究冷血动物冬眠过程中的基因调节变化，通过对泽陆蛙心脏、大脑、皮肤、肾脏、肝脏、肺脏、肌肉和脾脏8种组织器官进行比较转录组学研究，比较了冬季冬眠条件下和春季活跃条件下的差异表达基因（DEGs）。结果显示，在大脑、心脏和肾脏中，上调DEGs数量多于下调DEGs，表明这些器官在冬眠期间基因活跃水平较高。特别是大脑和心脏中上调DEGs在细胞过程中发挥着关键作用，包括细胞周期调节、DNA复制等生物学过程。进一步用WGCNA构建多组织差异基因的共表达差异，揭示了16个组织特异性表达网络模块，其中两个模块和大脑中具有共表达关系，这两个模块中含有的基因数据在所有模块中也是最多的，这暗示了大脑在冬眠期间基因调控网络中的核心地位。通过整合遗传进化或者分子转录调节可能对冬眠影响的21个因子，相关基因显著富集在类固醇激素合成、蛋白消化和吸收、视黄醇代谢、DNA复制、化学致癌-DNA加合物和细胞周期等六个分子通路中，为进一步理解冷血动物冬眠相关的分子特征提供视角。综合而言，该研究成果贡献了泽陆蛙基因组资源，其结果为未来深入了解冬眠这一复杂生理过提供了参考，为更好理解生命活动中的复杂现象提供了分子视角。