ΕΞΕΛΙΞΗ ΓΟΝΙΔΙΩΜΑΤΟΣ
PNAS
Η εξελικτική προέλευση και η ιστορία της εξημέρωσης των χρυσόψαρων (Carassius auratus)
PacBio |Illumina |Χάρτης γονιδιώματος Bionano |Συγκρότημα γονιδιώματος Hi-C |Γενετικός Χάρτης |GWAS |RNA-Seq
Καλύτερες στιγμές
1.Το γονιδίωμα του χρυσόψαρου ενημερώθηκε με μια έκδοση συναρμολόγησης υψηλής ποιότητας, αγκυροβολώντας το 95,75% των contigs σε 50 ψευδοχρωμοσώματα (Scaffold N50=31,84 Mb).Δύο υπογονιδιώματα αποσυνδέθηκαν.
2. Οι γονιδιωματικές περιοχές επιλεκτικών σαρώσεων κατά τη διάρκεια της εξημέρωσης εντοπίστηκαν από δεδομένα επαναλήψεως αλληλουχίας 201 ατόμων, αποκαλύπτοντας περισσότερα από 390 υποψήφια γονίδια που πιθανώς συνδέονται με χαρακτηριστικά εξημέρωσης.
3.GWAS στο ραχιαίο πτερύγιο σε εξημερωμένα χρυσόψαρα αποκάλυψε 378 υποψήφια γονίδια που δυνητικά σχετίζονταν.Ένας ανταποκριτής κινάσης τυροσίνης-πρωτεΐνης αναγνωρίστηκε ως υποψήφιο αιτιολογικό γονίδιο που σχετίζεται με τη διαφάνεια
Ιστορικό
Το χρυσόψαρο (Carassius auratus) είναι ένα από τα σημαντικότερα εκτρεφόμενα ψάρια, τα οποία εξημερώθηκαν από σταυροειδές κυπρίνο στην αρχαία Κίνα.Σχολιάστηκαν από τον Κάρολο Δαρβίνο ως «Περνώντας πάνω από μια σχεδόν άπειρη ποικιλία χρωμάτων, συναντάμε τις πιο ασυνήθιστες τροποποιήσεις της δομής».Τα εξαιρετικά διαφορετικά χαρακτηριστικά και η μακρά ιστορία εξημέρωσης και αναπαραγωγής καθιστούν το χρυσόψαρο ένα εξαιρετικό γενετικό μοντέλο για τη φυσιολογία και την εξέλιξη των ψαριών.
Επιτεύγματα
Γονιδίωμα χρυσόψαρου
JΗ ανάλυση αλοιφών των δεδομένων αλληλουχίας άκρου ζεύγους PacBio και Illumina αποδίδει ένα αρχικό συγκρότημα βύθισης 1,657 G (Contig N50=474 Kb).Δημιουργήθηκε ο οπτικός χάρτης Bionano και διορθώθηκε το συγκρότημα σε μέγεθος 1,73 Gb (Εκτιμώμενο μέγεθος γονιδιώματος: 1,8 Gb).Το συγκρότημα με βάση το Hi-C βελτίωσε περαιτέρω το ικρίωμα N50 από 606 Kb σε 31,84 Mb και πέτυχε ρυθμό αγκύρωσης προσανατολισμένο και διατεταγμένο 95,75% (1,65 Gb).Το γονιδίωμα περιλαμβάνει 56.251 κωδικοποιητικά γονίδια και 10.098 μακρύ μη κωδικοποιητικό αντίγραφο.Επιπλέον, προβλέφθηκαν 38 πιθανές κεντρομερείς περιοχές από 50 χρωμοσώματα.
Εικ.1 Γονιδίωμα χρυσόψαρου
Two ξεκάθαρα σύνολα υπογονιδιωμάτων εντοπίστηκαν στα 50 χρωμοσώματα χρυσόψαρου που προέκυψαν από ένα αρχαίο γεγονός υβριδισμού.Το σύνολο των χρωμοσωμάτων με υψηλότερη αναλογία αναγνώσεων ευθυγραμμισμένα μεταξύ χρυσόψαρου και Barbinae ορίστηκε ως υπογονιδίωμα Α (ChrA01~A25), δηλαδή υπογονιδίωμα κοινό για το Barbinae, και τα υπόλοιπα ως υπογονιδίωμα Β (ChrB01~B25).
Εξημέρωση και επιλεκτικές σαρώσεις
AΣυνολικά 16 σταυροειδείς κυπρίνοι άγριου τύπου και 185 αντιπροσωπευτικές παραλλαγές χρυσόψαρου ήταν επαναλαμβανόμενες με μέσο βάθος αλληλουχίας περίπου 12,5Χ, δημιουργώντας 4,3 terabases δεδομένων.Η φυλογενετική αναδόμηση και η ανάλυση PCA επιβεβαίωσαν μια στενότερη σχέση μεταξύ του κοινού χρυσόψαρου και του σταυροειδούς κυπρίνου σε σχέση με άλλα χρυσόψαρα, τα οποία αργότερα χωρίστηκαν σε δύο γενεαλογίες.
LΗ ανάλυση D αποσύνθεσης στους παραπάνω τέσσερις υποπληθυσμούς υποστήριξε την ύπαρξη ενός πληθυσμιακού γενετικού στενώματος κατά τη διάρκεια της εξημέρωσης και της ισχυρής τεχνητής επιλογής στα χρυσόψαρα.Η αυξανόμενη γενετική ποικιλότητα (π) από τον σταυροειδές κυπρίνο έως το κοινό χρυσόψαρο μετά από το χρυσόψαρο Wen και το χρυσόψαρο αυγού έδειξε σημαντική συσσώρευση γενετικών παραλλαγών κατά την εξημέρωσή τους.Ταυτοποιήθηκαν 50 γονιδιωματικές περιοχές επιλεκτικής σάρωσης που καλύπτουν 25,2 Mb και 946 γονίδια από αντιπροσωπευτικά δεδομένα (33 χρυσόψαρα και 16 σταυροειδείς χάλια).Επεκτείνοντας την ανάλυση σε 201 άτομα, 393 γονίδια έδειξαν περιοχές ολοκληρωμένης επιλεκτικής σάρωσης.Αυτά τα γονίδια βρέθηκαν χαμηλής ποικιλομορφίας, τα οποία πιθανότατα συμβάλλουν στους φαινοτύπους που σχετίζονται με τα κύρια χαρακτηριστικά εξημέρωσης στα χρυσόψαρα.
Εικ. 3 Ανάλυση που σχετίζεται με την εξημέρωση σε όλο το γονιδίωμα
GWAS σε εξημερωμένα χρυσόψαρα
DΤο στοματικό πτερύγιο είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό που διακρίνει το χρυσόψαρο Wen από το χρυσόψαρο αυγού.Το GWAS του ραχιαίου πτερυγίου σε χρυσόψαρο 96 Wen και χρυσόψαρο 87 αυγών αποκάλυψε 378 υποψήφια γονίδια διασκορπισμένα σε 13 χρωμοσώματα και παρατηρήθηκε άνιση κατανομή αυτών των γονιδίων μεταξύ των υπογονιδιωμάτων.Η λειτουργική ανάλυση σε αυτά τα υποψήφια γονίδια ανέδειξε βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένων των «Σηματοδότηση υποδοχέα στην επιφάνεια των κυττάρων», «Διαμεμβρανική μεταφορά», «Ανάπτυξη σκελετικού συστήματος» κ.λπ.
Εικ.4 GWAS ραχιαίου πτερυγίου σε εξημερωμένα χρυσόψαρα
In GWAS διαφανών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με την κλίμακα, ανιχνεύθηκε μια μοναδική κορυφή ισχυρής συσχέτισης.Ένα γονίδιο που κωδικοποιεί έναν υποδοχέα τυροσίνης-πρωτεϊνικής κινάσης ταυτοποιήθηκε σε μία από τις υποψήφιες περιοχές.
Εικ. 5 GWAS διαφανών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με κλίμακα
Αναφορά
Chen D et al.Η εξελικτική προέλευση και η ιστορία της εξημέρωσης του χρυσόψαρου (Carassius auratus).PNAS (2020)
Νέα στοχεύει στο να μοιράζεται τις πιο πρόσφατες επιτυχημένες περιπτώσεις με τη Biomarker Technologies, αποτυπώνοντας νέα επιστημονικά επιτεύγματα καθώς και εξέχουσες τεχνικές που εφαρμόστηκαν κατά τη διάρκεια της μελέτης.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-04-2022