금붕어(Carassius auratus)의 진화적 기원과 가축화 역사

게놈 진화

PNAS

금붕어(Carassius auratus)의 진화적 기원과 가축화 역사

하이라이트

1. 금붕어 게놈은 고품질 어셈블리 버전으로 업데이트되어 콘티그의 95.75%를 50개의 가성염색체(Scaffold N50=31.84 Mb)에 고정했습니다.두 개의 하위 게놈이 풀렸습니다.

2. 가축화 과정에서 선택적으로 제거되는 게놈 영역은 201개 개체의 재배열 데이터에서 확인되었으며, 가축화 특성과 관련이 있을 가능성이 있는 390개 이상의 후보 유전자가 공개되었습니다.

3. 사육된 금붕어의 등지느러미에 대한 GWAS는 잠재적으로 연관될 수 있는 378개의 후보 유전자를 밝혀냈습니다.티로신-단백질 키나제 리포터가 투명성과 관련된 후보 원인 유전자로 확인되었습니다.

배경

금붕어(Carassius auratus)는 고대 중국에서 붕어를 사육한 가장 중요한 양식어류 중 하나입니다.찰스 다윈(Charles Darwin)은 “거의 무한한 색상의 다양성을 넘어서 가장 놀라운 구조 변화를 만난다”고 평했습니다.매우 다양한 특징과 오랜 가축화 및 번식 역사로 인해 금붕어는 어류 생리학과 진화에 대한 탁월한 유전 모델 시스템이 되었습니다.

업적

금붕어 게놈

JPacBio 및 Illumina 페어 엔드 시퀀싱 데이터의 포인트 분석으로 초기 1.657G 드래프트 어셈블리(Contig N50=474Kb)가 생성되었습니다.Bionano 광학 맵이 생성되어 어셈블리를 1.73Gb 크기(예상 게놈 크기: 1.8Gb)로 수정했습니다.Hi-C 기반 어셈블리는 비계 N50을 606Kb에서 31.84Mb로 더욱 개선하고 95.75%(1.65Gb) 방향 및 정렬 앵커링 비율을 달성했습니다.게놈은 56,251개의 코딩 유전자와 10,098개의 긴 비코딩 전사체로 구성됩니다.더욱이, 50개의 염색체 중에서 38개의 잠재적 동원체 영역이 예측되었습니다.

그림 1 금붕어 게놈

T고대의 혼성화 사건으로 인해 발생한 50개의 금붕어 염색체에서 두 개의 명확한 하위 게놈 세트가 확인되었습니다.금붕어와 Barbinae 사이에 정렬된 판독 비율이 높은 염색체 세트를 하위 게놈 A(ChrA01~A25), 즉 Barbinae에 공통된 하위 게놈으로 정의하고 나머지는 하위 게놈 B(ChrB01~B25)로 정의했습니다.

가축화 및 선택적 청소

A총 16개의 야생형 붕어와 185개의 대표적인 금붕어 변종은 약 12.5X의 평균 시퀀싱 깊이로 재배열되어 4.3테라베이스의 데이터를 생성했습니다.계통발생적 재구성과 PCA 분석을 통해 일반적인 금붕어와 붕어 사이의 관계가 다른 금붕어보다 더 밀접한 관계가 있음이 확인되었으며, 후자는 두 계통으로 나뉩니다.

L위의 4개 하위 개체군에 대한 D 붕괴 분석은 금붕어의 가축화 및 강력한 인공 선택 중 개체군 유전적 병목 현상이 존재함을 뒷받침했습니다.붕어에서 일반 금붕어에 이르기까지 유전적 다양성(π)이 증가하면 Wen 금붕어와 Egg 금붕어에 이르기까지 가축화 과정에서 유전적 변이가 상당히 축적되었음을 나타냅니다.25.2 Mb 및 946개의 유전자를 포괄하는 50개의 선택적 스윕 게놈 영역이 대표 데이터(금붕어 33개 및 붕어 16개)로부터 식별되었습니다.분석을 201명으로 확장하면 393개의 유전자가 완전한 선택적 스윕 영역을 나타냅니다.이 유전자들은 낮은 다양성으로 발견되었으며, 이는 금붕어의 주요 가축화 특성과 관련된 표현형에 기여할 가능성이 높습니다.

그림 3 게놈 차원의 가축화 관련 분석

길들여진 금붕어에 대한 GWAS

D등지느러미는 Wen 금붕어와 Egg 금붕어를 구별하는 주요 특징입니다.96 Wen 금붕어와 87 Egg 금붕어의 등 지느러미 GWAS에서는 13개 염색체에 걸쳐 378개의 후보 유전자가 퍼져 있으며 하위 게놈 간에 이러한 유전자의 고르지 않은 분포가 관찰되었습니다.이들 후보 유전자에 대한 기능적 분석은 "세포 표면 수용체 신호 전달", "막횡단 수송", "골격계 발달" 등을 포함한 생물학적 과정을 강조했습니다.