上海元莘生物合作客户在《Genomics》（影响因子：5.736）发表了题为“Novel gene rearrangement in the mitochondrial genome of Coenobita brevimanus (Anomura: Coenobitidae) and phylogenetic implications for Anomura”的文章，该文章通过对短尾梭子蟹（Coenobita brevimanus）的线粒体基因组测序，分析了其基因组结构和组成、基因重排机制，并构建了系统发育树。
1. 研究背景
完整的线粒体基因组可以指示生物之间的系统发育关系，以及关于分子进化过程和基因重排机制的有用信息，并且基因重排已被证明能有效地解决不同动物群体之间的关系，研究发现螃蟹中明显存在丰富的基因重排。因此，线粒体基因组测序分析对探究螃蟹的基因组结构和系统进化具有重要意义。
2. 研究方法
材料：选自中国台湾地区的短尾梭子蟹个体标本，取外轴肌肉组织
方法
（1）总DNA的提取：使用SQ组织DNA试剂盒(OMEGA)提取总基因组DNA。
（2）测序平台：Illumina HiSeq 4000
（3）组装软件：进行de novo 组装，使用NOVOPlasty 2.7.2 软件
3. 研究结果
1. Coenobita brevimanus线粒体基因组结构和组成
研究使用Illumina测序方法对短尾梭子蟹线粒体基因组进行测序，并获得了标准的环形线粒体结构。其序列长度为16,393bp，GC含量为35%，由13个蛋白质编码基因（PCGs）、22个tRNA、2个rRNA和1个可能的控制区(CR)组成。其中，13个PCGs有8个PCGs编码在重链(H-链)上，而其余的编码在轻链(L-链)上,总共编码3708个氨基酸。另外，13个PCGs的第三个位置的相对同义密码子使用度（RSCU）与其他螃蟹一样。
图1 Coenobita brevimanus的线粒体基因组特征
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图2 Coenobita brevimanus线粒体的氨基酸组成（A）和RSCU的使用（B）
2. Coenobita brevimanus线粒体基因组的基因重排
通过分析其基因排列，研究人员发现Coenobita brevimanus线粒体内的基因序列至少有五个基因簇(或基因)与典型的序列有很大的不同。这与11个tRNA基因(G，A，S1，P，L1，I，Q，M、W、C、Y)和两个PCGs(ND3和ND2)都有联系。
图3 Coenobita brevimanus线粒体的基因重排
线粒体基因重排的机制有几种，在此文章中研究人员提出复制-随机丢失和重组导致了C. brevimanus线粒体基因组的产生。
图4 推测甲壳类祖先基因排列和Coenobita brevimanus线粒体基因组的中间步骤
3.系统发育分析
为进一步研究Anomura和C. brevimanus的系统发育关系，根据13个PCGs的核苷酸序列，构建了两个系统发育树（ML tree and BI tree)。由系统发育树可见，两种C. brevimanus聚集在一起，四种Coenobita聚集在一个分支上，且Coenobita与Birgus latro显示出最近的亲缘关系。
图5 基于BI和ML分析的13个PCGs构建的Anomura种的系统发育树
4.结论
在这项研究中，研究人员测定并描述了短尾梭子蟹的完整有丝分裂基因组，它包含37个基因和一个可能的控制区，这是后生动物线粒体基因组的典型特征。然而，与祖先甲壳类相比，该物种的基因序列发生了大规模的基因重排。涉及11个tRNAs和2个PCGs的5个基因簇(或基因)被发现在泛甲壳类的基本模式基因序列上发生了重排，且观察到的大规模基因重排可以用复制-随机丢失和重组模型来解释。线粒体基因组基因重排可以提供对基于树的关系没有得到很好解决或冲突的系统发育的了解。随着重排的线粒体数的增加，它可能为未来的研究提供潜在的系统发育标记。返回搜狐，查看更多