GENOMEVOLUTION
PNAS
Der evolutionäre Ursprung und die Domestikationsgeschichte des Goldfisches (Carassius auratus)
PacBio |Illumina |Bionano-Genomkarte |Hi-C-Genomassemblierung |Genetische Karte |GWAS |RNA-Seq
Höhepunkte
1. Das Goldfisch-Genom wurde mit einer hochwertigen Assemblierungsversion aktualisiert, die 95,75 % der Contigs in 50 Pseudochromosomen verankert (Gerüst N50 = 31,84 MB).Zwei Subgenome wurden entwirrt.
2. Genomregionen selektiver Sweeps während der Domestizierung wurden anhand der Resequenzierungsdaten von 201 Individuen identifiziert und enthüllten über 390 Kandidatengene, die wahrscheinlich mit Domestizierungsmerkmalen assoziiert sind.
3.GWAS auf der Rückenflosse domestizierter Goldfische ergab 378 potenziell assoziierte Kandidatengene.Ein Tyrosin-Protein-Kinase-Reporter wurde als mögliches ursächliches Gen für Transparenz identifiziert
Hintergrund
Der Goldfisch (Carassius auratus) ist einer der wichtigsten Zuchtfische, der im alten China aus Karauschen domestiziert wurde.Sie wurden von Charles Darwin mit den Worten kommentiert: „Beim Übergehen einer nahezu unendlichen Farbvielfalt stoßen wir auf die außergewöhnlichsten Strukturveränderungen.“Extrem vielfältige Merkmale und eine lange Geschichte der Domestizierung und Zucht machen Goldfische zu einem hervorragenden genetischen Modellsystem für die Physiologie und Evolution von Fischen.
Erfolge
Goldfisch-Genom
JEine gemeinsame Analyse der PacBio- und Illumina-Paar-End-Sequenzierungsdaten ergibt eine anfängliche 1,657-G-Entwurfsanordnung (Contig N50 = 474 Kb).Die optische Bionano-Karte wurde erstellt und die Anordnung auf eine Größe von 1,73 GB korrigiert (geschätzte Genomgröße: 1,8 GB).Die Hi-C-basierte Baugruppe verbesserte das Gerüst N50 weiter von 606 Kb auf 31,84 MB und erreichte eine orientierte und geordnete Verankerungsrate von 95,75 % (1,65 Gb).Das Genom umfasst 56.251 kodierende Gene und 10.098 lange nichtkodierende Transkripte.Darüber hinaus wurden 38 potenzielle zentromere Regionen aus 50 Chromosomen vorhergesagt.
Abb.1 Goldfisch-Genom
TIn den 50 Goldfisch-Chromosomen, die aus einem antiken Hybridisierungsereignis resultierten, wurden zwei klare Sätze von Subgenomen identifiziert.Der Chromosomensatz mit einem höheren Anteil an Ablesungen zwischen Goldfischen und Barbinae wurde als Subgenom A (ChrA01~A25), also für Barbinae gemeinsames Subgenom, und der Rest als Subgenom B (ChrB01~B25) definiert.
Domestizierung und selektive Sweeps
AInsgesamt wurden 16 Wildtyp-Karausche und 185 repräsentative Goldfischvarianten mit einer durchschnittlichen Sequenzierungstiefe von etwa dem 12,5-fachen neu sequenziert, wodurch 4,3 Terabasen an Daten generiert wurden.Phylogenetische Rekonstruktion und PCA-Analyse bestätigten eine engere Verwandtschaft zwischen gewöhnlichem Goldfisch und Karausche im Vergleich zu anderen Goldfischen, die sich in zwei Abstammungslinien aufteilten.
LDie D-Zerfallsanalyse der oben genannten vier Subpopulationen bestätigte die Existenz eines populationsgenetischen Engpasses während der Domestizierung und einer starken künstlichen Selektion bei Goldfischen.Die zunehmende genetische Vielfalt (π) von Karauschen über Goldfische bis hin zu Wen-Goldfischen und Eiergoldfischen deutete auf eine erhebliche Anhäufung genetischer Variationen während ihrer Domestikation hin.Aus repräsentativen Daten wurden 50 selektive Sweep-Genomregionen mit 25,2 MB und 946 Genen identifiziert (33 Goldfische und 16 Karausche).Bei der Ausweitung der Analyse auf 201 Individuen zeigten 393 Gene Regionen mit abgeschlossenem selektivem Sweep.Bei diesen Genen wurde eine geringe Diversität festgestellt, was wahrscheinlich zu den Phänotypen beiträgt, die mit wichtigen Domestikationsmerkmalen bei Goldfischen verbunden sind.
Abb.3 Genomweite Domestikations-assoziierte Analyse
GWAS bei domestizierten Goldfischen
DDie Mundflosse ist ein wesentliches Merkmal, das den Wen-Goldfisch vom Ei-Goldfisch unterscheidet.GWAS der Rückenflosse von 96 Wen-Goldfischen und 87 Egg-Goldfischen ergab 378 Kandidatengene, die über 13 Chromosomen verteilt waren, und es wurde eine ungleichmäßige Verteilung dieser Gene zwischen den Subgenomen beobachtet.Die Funktionsanalyse dieser Kandidatengene beleuchtete biologische Prozesse, darunter „Zelloberflächenrezeptor-Signalisierung“, „Transmembrantransport“, „Entwicklung des Skelettsystems“ usw.
Abb.4 GWAS der Rückenflosse bei domestizierten Goldfischen
IIm GWAS transparenter skalenbezogener Merkmale wurde ein einzelner starker Assoziationspeak festgestellt.In einer der Kandidatenregionen wurde ein Gen identifiziert, das für einen Tyrosin-Protein-Kinase-Rezeptor kodiert.
Abb.5 GWAS transparenter skalenbezogener Merkmale
Referenz
Chen D et al.Der evolutionäre Ursprung und die Domestikationsgeschichte des Goldfisches (Carassius auratus).PNAS (2020)
Nachricht Ziel ist es, die neuesten erfolgreichen Fälle mit Biomarker-Technologien zu teilen und neue wissenschaftliche Errungenschaften sowie herausragende Techniken, die während der Studie angewendet wurden, zu erfassen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.01.2022