金魚（Carassius auratus）の進化の起源と家畜化の歴史

ゲノム進化

PNAS

金魚（Carassius auratus）の進化の起源と家畜化の歴史

ハイライト

1.Goldfish ゲノムは高品質アセンブリバージョンで更新され、コンティグの 95.75% が 50 の偽染色体に固定されました (足場 N50=31.84 Mb)。2 つのサブゲノムが解けました。

2.201人の個体の再配列データから家畜化中の選択的スイープのゲノム領域が特定され、家畜化形質に関連する可能性が高い390を超える候補遺伝子が明らかになった。

3.飼育された金魚の背びれのGWASにより、関連する可能性のある378個の候補遺伝子が明らかになりました。透明度に関連する原因遺伝子の候補としてチロシンプロテインキナーゼレポーターが同定された

背景

金魚 (Carassius auratus) は、古代中国でフナから家畜化された最も重要な養殖魚の 1 つです。これらはチャールズ・ダーウィンによって「ほぼ無限の色の多様性を超えて、最も驚くべき構造の変化に遭遇する」とコメントされました。非常に多様な特徴と家畜化と繁殖の長い歴史により、金魚は魚の生理学と進化の優れた遺伝モデル系となっています。

業績

金魚ゲノム

JPacBio および Illumina のペアエンド配列データの簡単な分析により、初期 1.657 G ドラフトアセンブリ (Contig N50=474 Kb) が得られます。Bionano 光学マップが生成され、アセンブリのサイズが 1.73 Gb (推定ゲノムサイズ: 1.8 Gb) に修正されました。Hi-C ベースのアセンブリは、足場 N50 を 606 Kb から 31.84 Mb にさらに改善し、95.75% (1.65 Gb) の配向および規則的な固定率を達成しました。ゲノムは、56,251 個のコード遺伝子と 10,098 個の長い非コード転写物で構成されています。さらに、50 の染色体から 38 の潜在的なセントロメア領域が予測されました。

図1 金魚のゲノム

T古代の交雑事象から生じた 50 匹の金魚の染色体で、明確なサブゲノムのセットが同定されました。金魚とマメ科の間で配列されたリードの割合が高い染色体のセットは、サブゲノム A (ChrA01 ～ A25)、つまりマメ科に共通のサブゲノムとして定義され、残りはサブゲノム B (ChrB01 ～ B25) として定義されました。

家畜化と選択的掃討

A合計 16 匹の野生型フナと 185 匹の代表的な金魚変異体を平均約 12.5 倍の配列深度で再配列し、4.3 テラベースのデータを生成しました。系統発生的再構成と PCA 分析により、一般的な金魚とフナの間には、後者が 2 つの系統に分かれる他の金魚よりも密接な関係があることが確認されました。

L上記の 4 つの亜集団の D 崩壊分析は、金魚の家畜化と強い人為的選択の間に集団の遺伝的ボトルネックが存在することを裏付けました。フナから一般的な金魚、さらにウェン金魚や卵金魚へと遺伝的多様性 (π) が増加することは、それらの家畜化の間に遺伝的変異が顕著に蓄積されたことを示しています。25.2 Mb および 946 個の遺伝子をカバーする 50 の選択的スイープゲノム領域が、代表的なデータ (金魚 33 匹およびフナ 16 匹) から同定されました。分析を 201 人に拡大したところ、393 個の遺伝子が選択的スイープが完了した領域を示しました。これらの遺伝子は多様性が低く、金魚の主要な家畜化形質に関連する表現型に寄与していると考えられます。

図3 ゲノムワイドな家畜化関連解析

飼いならされた金魚のGWAS

D口鰭は温金魚と卵金魚を区別する重要な特徴です。96 匹の温金魚と 87 匹の卵金魚の背びれの GWAS により、13 の染色体にまたがる 378 個の候補遺伝子が明らかになり、サブゲノム間でこれらの遺伝子の不均一な分布が観察されました。これらの候補遺伝子の機能解析により、「細胞表面受容体シグナル伝達」、「膜貫通輸送」、「骨格系の発達」などの生物学的プロセスが浮き彫りになりました。