EVOLUCE GENOMU
PNAS
Evoluční původ a historie domestikace zlaté rybky (Carassius auratus)
PacBio | Illumina | Satelitní mapa genomu Bionano | Hi-C Genome Assembly | Genetická mapa | GWAS | RNA-Seq
Zvýraznění
1. Genom zlaté rybky byl aktualizován o vysoce kvalitní montážní verzi, ukotvující 95,75 % kontigů do 50 pseudochromozomů (Scaffold N50=31,84 Mb). Dva subgenomy byly odděleny.
2. Genomické oblasti selektivních zametání během domestikace byly identifikovány z resekvenačních dat 201 jedinců, které odhalily více než 390 kandidátních genů, které jsou pravděpodobně spojeny s domestikačními rysy.
3.GWAS na hřbetní ploutvi u domestikovaných zlatých rybek odhalil 378 kandidátních genů, které se potenciálně asociovaly. Reportér tyrosin-proteinkinázy byl identifikován jako kandidátní kauzální gen spojený s transparentností
Pozadí
Zlatá rybka (Carassius auratus) je jednou z nejvýznamnějších chovaných ryb, která byla domestikována z karasů ve staré Číně. Charles Darwin je okomentoval slovy: „Přecházíme-li přes téměř nekonečnou rozmanitost barev, setkáváme se s nejneobvyklejšími úpravami struktury“. Extrémně rozmanité rysy a dlouhá historie domestikace a chovu dělají ze zlatých rybek vynikající genetický modelový systém pro fyziologii a evoluci ryb.
Úspěchy
Genom zlaté rybky
JMastná analýza dat sekvenování párových konců PacBio a Illumina poskytuje počáteční sestavu náčrtu 1,657 G (Contig N50=474 Kb). Byla vytvořena optická mapa Bionano a opravena sestava na velikost 1,73 Gb (odhadovaná velikost genomu: 1,8 Gb). Sestava založená na Hi-C dále zlepšila lešení N50 z 606 Kb na 31,84 Mb a dosáhla 95,75 % (1,65 Gb) orientovaného a objednaného ukotvení. Genom obsahuje 56 251 kódujících genů a 10 098 dlouhých nekódujících transkriptů. Navíc bylo předpovězeno 38 potenciálních centromerických oblastí z 50 chromozomů.
Obr.1 Genom zlaté ryby
TV 50 chromozomech zlaté rybky byly identifikovány dvě jasné sady subgenomů, které byly výsledkem dávné hybridizace. Sada chromozomů s vyšším podílem čtení zarovnaných mezi zlatou rybkou a Barbinae byla definována jako subgenom A (ChrA01~A25), tj. subgenom společný pro Barbinae, a zbytek jako subgenom B (ChrB01~B25).
Domestikace a selektivní zametání
Acelkem 16 divokých karasů a 185 reprezentativních variant zlatých rybek bylo resekvenováno s průměrnou hloubkou sekvenování přibližně 12,5X, což generovalo 4,3 terabází dat. Fylogenetická rekonstrukce a PCA analýza potvrdily užší vztah mezi zlatou rybkou a karasem než u jiných zlatých rybek, které se dělí do dvou linií.
LD analýza rozpadu na výše uvedených čtyřech subpopulacích podpořila existenci populačního genetického zúžení během domestikace a silné umělé selekce u zlatých rybek. Zvyšující se genetická diverzita (π) od karasa přes zlatou rybku obecnou až po zlaté rybky Wen a vaječné zlaté rybky naznačovaly významnou akumulaci genetických variací během jejich domestikace. Z reprezentativních dat bylo identifikováno 50 selektivních sweep genomických oblastí pokrývajících 25,2 Mb a 946 genů (33 zlatých rybek a 16 karasových keců). Rozšířením analýzy na 201 jedinců 393 genů indikovalo oblasti dokončeného selektivního rozmítání. Bylo zjištěno, že tyto geny mají nízkou rozmanitost, což pravděpodobně přispívá k fenotypům spojeným s hlavními domestikačními rysy u zlatých rybek.
Obr.3 Analýza spojená s domestikací v celém genomu
GWAS na domestikovaných zlatých rybkách
DOrsální ploutev je klíčovým znakem, který odlišuje zlatou rybku Wen od zlaté rybky Egg. GWAS hřbetní ploutve na zlaté rybce 96 Wen a zlaté rybce 87 vajec odhalilo 378 kandidátních genů rozšířených ve 13 chromozomech a byla pozorována nerovnoměrná distribuce těchto genů mezi subgenomy. Funkční analýza těchto kandidátních genů zdůraznila biologické procesy včetně „signalizace buněčných povrchových receptorů“, „transmembránového transportu“, „vývoje kosterního systému“ atd.
Obr.4 GWAS hřbetní ploutve na domestikované zlaté rybce
In GWAS transparentních rysů souvisejících se stupnicí byl detekován jeden silný asociační pík. V jedné z kandidátských oblastí byl identifikován gen kódující receptor tyrosin-proteinkinázy.
Obr.5 GWAS transparentních rysů souvisejících se stupnicí
Odkaz
Cslepice D a kol. Evoluční původ a historie domestikace zlaté rybky (Carassius auratus). PNAS (2020)
Zprávy si klade za cíl sdílet nejnovější úspěšné případy s Biomarker Technologies, zachycovat nové vědecké úspěchy i prominentní techniky použité během studie.
Čas odeslání: leden-04-2022