EVOLUZIONE DEL GENOMA
PNAS
L'origine evolutiva e la storia della domesticazione del pesce rosso (Carassius auratus)
PacBio |Illumina |Mappa del genoma di Bionano |Assemblaggio del genoma Hi-C |Mappa genetica |GWAS |RNA-Seq
Punti salienti
1.Il genoma del pesce rosso è stato aggiornato con una versione di assemblaggio di alta qualità, ancorando il 95,75% dei contig in 50 pseudocromosomi (Scaffold N50=31,84 Mb).Due sottogenomi sono stati districati.
2.Le regioni genomiche delle operazioni selettive durante l'addomesticamento sono state identificate dai dati di risequenziamento di 201 individui, svelando oltre 390 geni candidati che sono probabilmente associati ai tratti di addomesticamento.
3.GWAS sulla pinna dorsale dei pesci rossi domestici ha rivelato 378 geni candidati potenzialmente associati.Un reporter della tirosina-proteina chinasi è stato identificato come gene causale candidato associato alla trasparenza
Sfondo
Il pesce rosso (Carassius auratus) è uno dei pesci d'allevamento più importanti, addomesticato dalla carpa crucian nell'antica Cina.Furono commentati da Charles Darwin come “Passando oltre una diversità quasi infinita di colori, incontriamo le più straordinarie modificazioni della struttura”.Caratteristiche estremamente diverse e una lunga storia di addomesticamento e allevamento rendono il pesce rosso un eccellente sistema modello genetico per la fisiologia e l'evoluzione dei pesci.
Risultati
Genoma del pesce rosso
Jl'analisi congiunta dei dati di sequenziamento pacBio e Illumina produce un primo assemblaggio di bozze da 1.657 G (Contig N50 = 474 Kb).La mappa ottica Bionano è stata generata e ha corretto l'assemblaggio in una dimensione di 1,73 Gb (dimensione stimata del genoma: 1,8 Gb).L'assemblaggio basato su Hi-C ha ulteriormente migliorato l'impalcatura N50 da 606 Kb a 31,84 Mb e ha raggiunto una velocità di ancoraggio orientato e ordinato del 95,75% (1,65 Gb).Il genoma comprende 56.251 geni codificanti e 10.098 trascritti lunghi non codificanti.Inoltre, sono state previste 38 potenziali regioni centromeriche su 50 cromosomi.
Fig.1 Genoma del pesce rosso
TNei 50 cromosomi dei pesci rossi risultanti da un antico evento di ibridazione sono stati identificati due chiari insiemi di sottogenomi.L'insieme di cromosomi con una percentuale maggiore di letture allineate tra goldfish e Barbinae è stato definito come sottogenoma A (ChrA01~A25), cioè sottogenoma comune a Barbinae, e i rimanenti come sottogenoma B (ChrB01~B25).
Addomesticamento e spazzate selettive
Aun totale di 16 carassi selvatici e 185 varianti rappresentative di pesci rossi sono stati risequenziati con una profondità di sequenziamento media di circa 12,5X, generando 4,3 terabasi di dati.La ricostruzione filogenetica e l'analisi PCA hanno confermato una relazione più stretta tra il pesce rosso comune e il carassio rispetto ad altri pesci rossi, che quest'ultimi si sono divisi in due lignaggi.
LL'analisi del decadimento D su quattro sottopopolazioni superiori ha supportato l'esistenza di un collo di bottiglia genetico della popolazione durante la domesticazione e di una forte selezione artificiale nei pesci rossi.L'aumento della diversità genetica (π) dal carassio al pesce rosso comune oltre al pesce rosso Wen e al pesce rosso Egg ha indicato un significativo accumulo di variazioni genetiche durante la loro domesticazione.Da dati rappresentativi sono state identificate 50 regioni genomiche di scansione selettiva che coprono 25,2 Mb e 946 geni (33 pesci rossi e 16 schifezze di carassio).Estendendo l'analisi a 201 individui, 393 geni indicavano regioni di scansione selettiva completata.Si è scoperto che questi geni presentano una bassa diversità, il che probabilmente contribuisce ai fenotipi associati ai principali tratti di addomesticamento dei pesci rossi.
Fig.3 Analisi associata alla domesticazione dell’intero genoma
GWAS sui pesci rossi addomesticati
Dla pinna orsale è una caratteristica chiave che distingue il pesce rosso Wen dal pesce rosso Egg.Il GWAS della pinna dorsale su 96 pesci rossi Wen e 87 pesci rossi Egg ha rivelato 378 geni candidati sparsi su 13 cromosomi ed è stata osservata una distribuzione non uniforme di questi geni tra i sottogenomi.L'analisi funzionale su questi geni candidati ha evidenziato processi biologici tra cui "segnalazione del recettore sulla superficie cellulare", "trasporto transmembrana", "sviluppo del sistema scheletrico", ecc.
Fig.4 GWAS della pinna dorsale su pesci rossi addomesticati
In GWAS di tratti correlati a scala trasparente, è stato rilevato un singolo forte picco di associazione.Un gene che codifica per un recettore tirosin-protein chinasi è stato identificato in una delle regioni candidate.
Fig.5 GWAS di tratti correlati a scala trasparente
Riferimento
Cpoi D et al.L'origine evolutiva e la storia della domesticazione del pesce rosso (Carassius auratus).PNAS (2020)
Notizia mira a condividere gli ultimi casi di successo con Biomarker Technologies, catturando nuovi risultati scientifici e tecniche importanti applicate durante lo studio.
Orario di pubblicazione: 04 gennaio 2022