GENOMA EVOLŪCIJA
PNAS
Zelta zivtiņas (Carassius auratus) evolūcijas izcelsme un pieradināšanas vēsture
PacBio |Illumina |Bionano genoma karte |Hi-C genoma montāža |Ģenētiskā karte |GWAS |RNS-Seq
Izceļ
1.Goldfish genoms tika atjaunināts ar augstas kvalitātes montāžas versiju, noenkurojot 95,75% kontigu 50 pseidohromosomās (Scaffold N50=31,84 Mb).Divi subgenomi tika atdalīti.
2. Selektīvo slaucījumu genomie reģioni pieradināšanas laikā tika noteikti pēc 201 indivīda atkārtotas sekvencēšanas datiem, atklājot vairāk nekā 390 kandidātgēnus, kas, iespējams, ir saistīti ar pieradināšanas pazīmēm.
3. GWAS uz muguras spuras pieradinātām zelta zivtiņām atklāja 378 kandidātgēnus, kas potenciāli saistīti.Tirozīna-proteīna kināzes reportieris tika identificēts kā kauzālais gēns, kas saistīts ar caurspīdīgumu
Fons
Zelta zivtiņa (Carassius auratus) ir viena no nozīmīgākajām saimniecībā audzētām zivīm, kas senajā Ķīnā tika pieradināta no karūsām.Čārlzs Darvins tos komentēja šādi: "Palaižot garām gandrīz bezgalīgu krāsu daudzveidību, mēs sastopamies ar visneparastākajām struktūras modifikācijām".Ļoti daudzveidīgas īpašības un ilgā pieradināšanas un audzēšanas vēsture padara zelta zivtiņu par lielisku zivju fizioloģijas un evolūcijas ģenētisko modeļu sistēmu.
Sasniegumi
Zelta zivtiņas genoms
JPacBio un Illumina pāra gala secības datu analīze dod sākotnējo 1,657 G melnrakstu (Contig N50 = 474 Kb).Tika ģenerēta Bionano optiskā karte un koriģēta montāža 1, 73 Gb izmērā (paredzamais genoma izmērs: 1, 8 Gb).Hi-C balstīta montāža vēl vairāk uzlaboja sastatnes N50 no 606 Kb līdz 31,84 Mb un sasniedza 95,75% (1,65 Gb) orientētu un sakārtotu enkurošanas ātrumu.Genoms satur 56 251 kodējošu gēnu un 10 098 garus nekodējošus transkriptus.Turklāt no 50 hromosomām tika prognozēti 38 potenciālie centromēriskie reģioni.
Fig.1 Zelta zivtiņa Genoms
T50 zelta zivtiņas hromosomās tika identificētas divas skaidras subgenomu kopas, kas radās sena hibridizācijas notikuma rezultātā.Hromosomu kopa ar lielāku nolasījumu proporciju, kas saskaņota starp zelta zivtiņām un Barbinae, tika definēta kā subgenoms A (ChrA01 ~ A25), ti, apakšgenoms, kas kopīgs Barbinae, un pārējās kā subgenoms B (ChrB01 ~ B25).
Pieradināšana un selektīva slaucīšana
AKopā 16 savvaļas tipa karūsas un 185 reprezentatīvi zelta zivtiņu varianti bija atkārtota secība ar vidējo secības dziļumu aptuveni 12,5 X, radot 4,3 terabāzes datu.Filoģenētiskā rekonstrukcija un PCA analīze apstiprināja ciešāku saistību starp parasto zelta zivtiņu un karūsu nekā citām zelta zivtiņām, kuras pēdējās sadalījās divās ciltsrakstos.
LIepriekš minēto četru apakšpopulāciju D sabrukšanas analīze apstiprināja populācijas ģenētiskā sašaurinājuma pastāvēšanu pieradināšanas laikā un spēcīgu zelta zivtiņu mākslīgo atlasi.Pieaugošā ģenētiskā daudzveidība (π) no karūsām līdz parastajām zelta zivtiņām līdz Wen zelta zivtiņai un Egg zelta zivtiņai liecināja par ievērojamu ģenētisko variāciju uzkrāšanos to pieradināšanas laikā.No reprezentatīviem datiem (33 zelta zivtiņas un 16 karūsas) tika identificēti 50 selektīvi slaucīšanas genoma reģioni, kas aptver 25,2 Mb un 946 gēnus.Paplašinot analīzi līdz 201 indivīdam, 393 gēni norādīja uz pabeigtu selektīvo slaucīšanu.Tika konstatēts, ka šiem gēniem ir zema daudzveidība, kas, iespējams, ir veicinājuši fenotipus, kas saistīti ar galvenajām pieradināšanas iezīmēm zelta zivtiņās.
3. att. Ar pieradināšanu saistīta genoma mēroga analīze
GWAS uz pieradinātām zelta zivtiņām
Dmutes spura ir galvenā iezīme, kas atšķir Wen zelta zivtiņu no Egg zelta zivtiņas.GWAS muguras spuras 96 Wen zelta zivtiņām un 87 Egg zelta zivtiņām atklāja 378 kandidātgēnus, kas izplatījās 13 hromosomās, un tika novērots nevienmērīgs šo gēnu sadalījums starp apakšgenomiem.Šo kandidātu gēnu funkcionālā analīze iezīmēja bioloģiskos procesus, tostarp "šūnu virsmas receptoru signalizāciju", "transmembrānu transportēšanu", "skeleta sistēmas attīstību" utt.
4. att. Pieradinātas zelta zivtiņas muguras spuras GWAS
In caurspīdīgu ar mērogu saistītu pazīmju GWAS tika atklāts viens spēcīgas asociācijas maksimums.Vienā no kandidātreģioniem tika identificēts gēns, kas kodē tirozīna-proteīna kināzes receptoru.
5. att. GWAS ar caurspīdīgām skalām saistītu pazīmju
Atsauce
Cvista D et al.Zelta zivtiņas (Carassius auratus) evolūcijas izcelsme un pieradināšanas vēsture.PNAS (2020)
Jaunumi mērķis ir dalīties ar jaunākajiem veiksmīgajiem gadījumiem ar Biomarker Technologies, tverot jaunus zinātnes sasniegumus, kā arī ievērojamas metodes, kas izmantotas pētījuma laikā.
Izlikšanas laiks: Jan-04-2022