Abstract Aquatic vertebrates consist of jawed fish (cartilaginous fish and bony fish), aquatic mammals, reptiles and amphibians. Here, we present a comprehensive analysis of 630 aquatic vertebrate genomes to generate a standardized compendium of genomic data. We demonstrate its value by assessing their genome features as well as illuminating gene families related to the transition from water to land, such as Hox genes and olfactory receptor genes. We found that LINEs are the major transposable element (TE) type in cartilaginous fish and aquatic mammals, while DNA transposons are the dominate type in bony fish. To our surprise, TE types are not fixed in amphibians, the first group that transitioned to living on land. These results illustrate the value of a unified resource for comparative genomic analyses of aquatic vertebrates. Our data and strategy are likely to support all evolutionary and ecological research on vertebrates.

Leuciscus merzbacheri is a native fish species found exclusively in the Junggar Basin in Xinjiang. It exhibits remarkable adaptability, thriving in varying water conditions such as the saline waters, the semi-saline water, and the freshwater. Despite its significant economic and ecological value, the underlying mechanisms of its remarkable salinity tolerance remain elusive. Our study marks the first time the full-length transcriptome of L. merzbacheri has been reported, utilizing RNA-Seq and PacBio Iso-Seq technologies. We found that the average length of the full-length transcriptome is 1,780 bp, with an N50 length of 2,358 bp. We collected RNA-Seq data from gill, liver, and kidney tissues of L. merzbacheri from both saline water and freshwater environments and conducted comparative analyses across these tissues. Further analysis revealed significant enrichment in several key functional gene categories and signalling pathways related to stress response and environmental adaptation. The findings provide a valuable genetic resource for further investigation into saline-responsive candidate genes, which will deepen our understanding of teleost adaptation to extreme environmental stress. This knowledge is crucial for the future breeding and conservation of native fish species.

With more than 30,000 species, fish are the largest and most ancient vertebrate group. Despite their critical roles in many ecosystems and human society, fish genomics lags behind work on birds and mammals. This severely limits our understanding of evolution and hinders progress on the conservation and sustainable utilization of fish. Here, we announce the Fish10K project, an international collaborative project or initiative? aiming to sequence 10,000 representative fish genomes under a systematic context within ten years, and officially welcome collaborators to join this effort. As a step towards this goal, we herein describe a feasible workflow for the procurement and storage of biospecimens, and sequencing and assembly strategies. To illustrate, we present the genomes of ten fish species from a cohort of 93 species chosen for technology development.

With the advent of the Earth Genome Project, an increasing number of species' genomes presents exciting opportunities for exploring genetic and phenotypic diversity in organisms. Determining the origin time of genes facilitates the elucidation of crucial genetic mechanisms underlying significant biological evolutionary questions such as the transition from aquatic to terrestrial life, the emergence of mammals, the origin of humans, as well as the development of species- or lineage-specific traits. However, accurately determining the origin time of these genes in species separated by long evolutionary distances remains a major challenge in bioinformatics as these genes often undergo significant changes in their genome sequences, making it difficult to trace them back to their origin. Here, we proposed a new approach for dating gene age based on the micro- and macro-synteny algorithms. This approach employs the parallel computation of orthologous genome alignments across multiple species. Our method was integrated into the GageTracker (Gene Age Tracker) software, providing a fast and accurate way to trace gene age with minimal user input, available at https://github.com/RiversDong/GageTracker. Benchmarked against the simMammals dataset (Alignathon), GageTracker achieved the same high-quality genome alignments as the optimized LastZ aligner, but improved operation speed by 1.4-7 times. In a separate analysis of 12 Drosophila genomes, GageTracker efficiently assessed the ages of 23,720 genes (including ~13,965 protein-coding genes) in just ~22 hours with default parameters. When comparing with the GenTree database (recognized as the most comprehensive and accurate tool for evaluating gene age), GageTracker achieved an impressive ~94.4% accuracy and ~99% macro consistency in assessing the age of protein-coding genes. Moreover, for the ~5.6% conflicting genes, GageTracker displayed slightly higher support rates than GenTree, as evidenced by data from OrthoDB, FlyBase, and Ensembl ortholog databases. Notably, younger genes identified by GageTracker exhibited a preferential expression pattern in the testis, further reinforcing the reliability of GageTracker in accurately tracing gene age.