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花鼠(Tamias sibiricus)是分散贮藏鼠类,在较大范围内分散贮藏食物后再通过空间记忆和嗅觉找回利用。分散贮藏鼠类对于自身贮藏点的遗忘会导致部分种子逃脱被捕食的命运而建成幼苗,因而对森林更新具有重要意义。与集中贮藏鼠类相比,分散贮藏鼠类的空间记忆能力和嗅觉能力可能更强,对空间记忆能力和嗅觉能力的需求更高。到目前为止,对花鼠空间记忆和嗅觉能力的研究主要集中在生物学研究、生态学研究和种群研究等方面,而在基因组学方面的研究是空白。当前的研究主要关注鼠类贮藏行为与空间记忆的关系,而忽略空间记忆能力尤其是长时记忆以及嗅觉差异和进化对动物贮藏行为分化的影响。因此,利用全基因组研究鼠类空间记忆和嗅觉与贮藏行为分化之间的关系,对于深入揭示鼠类贮藏行为分化机制和适应性进化具有重要意义。研究通过对花鼠基因组测序的方式,获取染色体水平上的基因组,并对其空间记忆和嗅觉能力强的分子机制进行了进一步探究。本次实验采取二代数据(Illumina Nova Seq 2500)+三代数据(Pac Bio Sequel)+Hi-C数据(Illumina Hi Seq X Ten)混合组装对花鼠的基因组进行测序、组装和注释,并选取其它19种物种进行比较分析,提取出与花鼠空间记忆、嗅觉能力密切相关的基因,以此来探究分散贮藏鼠类可能的进化机制。其结果如下:(1)花鼠全基因组的测序和组装样本采集于内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场的成年雌性活体花鼠的腿部肌肉以及心脏、肝脏、肾脏等组织和器官,对花鼠的基因组进行了从头测序和组装。测得花鼠的基因组数据为128.8 Gb,17 K-mer估测样本基因组大小约为3 Gb,测序深度为42.56 X。最终得到花鼠基因组大小为2.63 Gb,contig N50和scaffold N50的长度分别为9.42 Mb和172.61 Mb,BUSCO评估花鼠基因组的完整性显示为90.4%。(2)花鼠全基因组注释对花鼠基因组进行基因注释,测得重复基因序列为1,066,477,596 bp,占基因总序列的40.33%。注释了花鼠25,311个蛋白质编码基因,基因的平均长度为32,936.50 bp,编码基因的平均长度为4,850.84 bp,每个基因的外显子和内含子平均长度为171.85 bp、4850.84 bp,编码基因功能注释的比例为92.9%。(3)基因家族分析对花鼠与北美灰松鼠(Sciurus carolinensis)、欧亚松鼠(Sciurus vulgaris)、旱獭(Marmota marmota)、十三线地松鼠(Ictidomys tridecemlineatus)、北极黄鼠(Urocitellus parryii)、达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)、伊比利亚鼹鼠(Talpa occidentalis)、美洲跳鼠(Dipodomys ordii)、小鼹形鼠(Nannospalax galili)、白足鼠(Peromyscus leucopus)、拉布拉多白足鼠(Peromyscus maniculatus)、食蝗鼠(Onychomys torridus)、草原田鼠(Microtus ochrogaster)、大仓鼠(Cricetus griseus)、金仓鼠(Mesocricetus auratus)、大白鼠(Rattus norvegicus)、小白鼠(Mus musculus)、八齿鼠(Octodon degus)、裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)共20个物种进行基因家族聚类分析,参与基因家族分析的基因共有433,351个,共得到20,952个基因家族,分析得每个基因家族有19.9个基因。花鼠基因家族扩张和收缩的情况,扩张的基因家族数量为1253个,收缩的基因家族数量为3738个。基于基因家族分析,将5277个单拷贝基因家族构建系统发育树,用于分析20个物种之间的亲缘关系和它们的分歧时间,从系统发育树得花鼠与旱獭、十三线地松鼠、北极黄鼠和达乌尔黄鼠的亲缘关系最近。(4)空间记忆和嗅觉相关基因基于花鼠功能注释基因得到与空间记忆和嗅觉相关的基因并进行聚类分析,找到19个与空间记忆相关的正选择基因以及8个与嗅觉相关的正选择基因,花鼠中与空间记忆有关的正选择基因:ABPP3、AP-2、AP-2、Bcl-2、CBP、CRTC2、CRTC1、HAT、HDAC4、HDAC8、NC、Notch1、SV2、Zbtb;与嗅觉有关的正选择基因:LOC102495989、LOC102852069、LOC101518345、LOC118602924、LOC100667746、OLFR572、LOC100346530和LOC103599277。上述基因得到正选择可能与分散贮藏鼠类具有较强的空间记忆能力和嗅觉能力有关。本次研究对花鼠基因组测序、组装与注释,为后续花鼠的进化研究打下了基础。研究了花鼠与啮齿目的一些物种之间的进化关系,并挖掘出与空间记忆和嗅觉的相关基因,便于后期研究空间记忆与嗅觉之间的关联以及两者对于鼠类贮藏行为的影响。