EWOLUCJA GENOMEMU
PNAS
Ewolucyjne pochodzenie i historia udomowienia złotej rybki (Carassius auratus)
PacBio |Ilumina |Mapa genomu Bionano |Zespół genomu Hi-C |Mapa Genetyczna |GWAS |RNA-sekw
Przegląd najważniejszych wydarzeń
1. Genom złotej rybki zaktualizowano o wysokiej jakości wersję składaną, zakotwiczającą 95,75% kontigów w 50 pseudochromosomach (Scaffold N50 = 31,84 Mb).Rozplątano dwa subgenomy.
2. Na podstawie danych dotyczących ponownego sekwencjonowania 201 osobników zidentyfikowano regiony genomowe poddane selektywnym zmianom podczas udomowienia, ujawniając ponad 390 genów kandydujących, które prawdopodobnie są powiązane z cechami udomowienia.
3. Badanie GWAS przeprowadzone na płetwie grzbietowej udomowionych złotych rybek ujawniło 378 genów kandydujących, które mogą być potencjalnie powiązane.Zidentyfikowano reporter kinazy tyrozynowo-białkowej jako potencjalny gen przyczynowy powiązany z przezroczystością
Tło
Złota rybka (Carassius auratus) to jedna z najważniejszych ryb hodowlanych, która została udomowiona z karpia w starożytnych Chinach.Zostały one skomentowane przez Karola Darwina jako: „Pomijając niemal nieskończoną różnorodność kolorów, spotykamy się z najbardziej niezwykłymi modyfikacjami struktury”.Niezwykle różnorodne cechy oraz długa historia udomowienia i hodowli sprawiają, że złote rybki są doskonałym systemem modeli genetycznych dla fizjologii i ewolucji ryb.
Osiągnięcia
Genom złotej rybki
JCałkowita analiza danych dotyczących sekwencjonowania końców par PacBio i Illumina daje początkowy zespół ciągu 1,657 G (Contig N50 = 474 Kb).Wygenerowano mapę optyczną Bionano i skorygowano zestaw do rozmiaru 1,73 Gb (szacowany rozmiar genomu: 1,8 Gb).Zespół oparty na Hi-C dodatkowo ulepszył rusztowanie N50 z 606 Kb do 31,84 Mb i osiągnął zorientowany i uporządkowany współczynnik zakotwiczenia na poziomie 95,75% (1,65 Gb).Genom zawiera 56 251 genów kodujących i 10 098 długich niekodujących transkryptów.Co więcej, przewidywano 38 potencjalnych regionów centromerowych z 50 chromosomów.
Ryc. 1 Genom złotej rybki
TW 50 chromosomach złotej rybki zidentyfikowano wyraźne zestawy subgenomów, które powstały w wyniku starożytnego zdarzenia hybrydyzacji.Zestaw chromosomów z większą proporcją odczytów dopasowanych między złotą rybką a Barbinae zdefiniowano jako subgenom A (ChrA01~A25), tj. subgenom wspólny dla Barbinae, a pozostałe jako subgenom B (ChrB01~B25).
Udomowienie i selektywne zamiatanie
Ałącznie 16 dzikich karaśów i 185 reprezentatywnych wariantów złotych rybek zostało zsekwencjonowanych ze średnią głębokością sekwencjonowania około 12,5X, generując 4,3 terabazy danych.Rekonstrukcja filogenetyczna i analiza PCA potwierdziły bliższy związek między złotą rybką a karaśem niż innymi złotymi rybkami, które podzieliły się na dwie linie.
LAnaliza rozpadu D w powyższych czterech subpopulacjach potwierdziła istnienie wąskiego gardła w populacji podczas udomowienia i silnej sztucznej selekcji u złotych rybek.Zwiększanie się różnorodności genetycznej (π) od karasia po złotą rybkę, aż po złotą rybkę Wen i złotą rybkę jajową, wskazuje na znaczną kumulację zmian genetycznych podczas ich udomowienia.Na podstawie reprezentatywnych danych zidentyfikowano 50 selektywnych regionów genomowych obejmujących 25,2 Mb i 946 genów (33 złote rybki i 16 karaśów).Rozszerzając analizę na 201 osób, 393 geny wskazywały obszary zakończonego selektywnego przeglądu.Stwierdzono, że geny te charakteryzują się niską różnorodnością, co prawdopodobnie ma wpływ na fenotypy powiązane z głównymi cechami udomowienia złotych rybek.
Ryc. 3 Analiza związana z udomowieniem obejmująca cały genom
GWAS na udomowionych złotych rybkach
Dpłetwa ustna to kluczowa cecha odróżniająca złotą rybkę Wen od złotej rybki jajecznej.Badanie GWAS płetwy grzbietowej złotych rybek 96 Wen i złotych rybek 87 Egg ujawniło 378 genów kandydujących rozmieszczonych na 13 chromosomach i zaobserwowano nierówne rozmieszczenie tych genów pomiędzy subgenomami.Analiza funkcjonalna tych genów kandydujących uwypukliła procesy biologiczne, w tym „przekazywanie sygnałów przez receptory na powierzchni komórki”, „transport przezbłonowy”, „rozwój układu kostnego” itp.
Ryc. 4 GWAS płetwy grzbietowej udomowionej złotej rybki
In GWAS przejrzystych cech związanych ze skalą, wykryto pojedynczy silny pik asocjacji.W jednym z regionów kandydujących zidentyfikowano gen kodujący receptor kinazy tyrozynowo-białkowej.
Ryc. 5 GWAS przejrzystych cech związanych ze skalą
Odniesienie
Ckura D i in.Ewolucyjne pochodzenie i historia udomowienia złotej rybki (Carassius auratus).PNAS (2020)
Aktualności ma na celu podzielenie się najnowszymi pomyślnymi przypadkami z firmą Biomarker Technologies, uchwycenie nowatorskich osiągnięć naukowych, a także wybitnych technik zastosowanych podczas badania.
Czas publikacji: 04 stycznia 2022 r