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小丑鱼基因组的高通量测序和连锁作图和性别决定分析

2021-09-13 09:34:24


背景



1    硬骨鱼是脊椎动物中种类最丰富,物种最丰富的分支,占所有已知种类的一半以上。它们展示了动物中性别决定系统的最大数量,从而产生大量生殖策略,这是解释其在进化过程中成功的关键因素。其中,顺序雌雄同体是一种独特的战略,主要表现在珊瑚礁环境中。有人提出,在这种环境中顺序雌雄同体会改善适应性;提高存活率并增强生殖。然而,目前珊瑚礁鱼类物种种缺乏基因组数据,导致了雌雄同体分析的缺陷。

2    小丑鱼(亚科Amphiprioninae)广泛分布于热带水域,它们栖息在红海,印度洋和西太平洋的浅海深处。他们生活在社会集会中,成对或社会群体由一个占统治地位的雌性组成,这种鱼类表现出一种一夫一妻制的交配系统和一个强大的社会等级体系,其尺寸作为严格的繁殖顺序。如果一个社会群体中占主导地位的雌性死亡,所有下属都会抓住机会升级并成长,从而形成一对新的育种配对,而不需要穿过礁石进行危险的旅行。小丑鱼的性别变化并不依赖于规模,似乎在社会上得到了控制,但这一过程的遗传机制在很大程度上仍是未知的。



方法



1    在沙特海外的珊瑚礁种,选择了雌鱼和雄鱼,构建了94个F1群体,利用F1群体。

2    利用SphI构建了两个文库,利用Illumina 2000平台进行测序,测序读长为200bp。

3    利用Stacks分析,开发SNP数据,利用R包onemap构建遗传图谱。



结果



1    利用Illumina测序最终共获得了497M的测序reads,平均每个样品5.2M

reads。平均每个样品的测序深度在16X左右。最终确定了283K的基因。最终确定了56K的多态性的SNP。经过卡方检验后,获得了3146个SNP,用于后续的连锁分析。

2    3146个标记进行分析构建了24个连锁群,与小丑鱼的染色体数量一致,每条染色体的标记在65~179个RAD位点,平均图距在1.10~1.71,总长度为4294.71cM,平均图距为1.38cM,最大的gap为9.82cM。

3    为了验证所构建的连锁图,通过鉴定亚洲和欧洲鲈,尼罗罗非鱼和棘鱼基因组中存在的最相似的小丑鱼RAD基因座的同源区域,将红海小丑鱼的基因组结构与其他硬骨鱼的基因组结构进行比较。每个物种检测到同源基因座,从1399(所有基因座的44.47%;亚洲鲈鱼),1321(41.99%;欧洲鲈鱼),1190 (37.83%;尼罗罗非鱼)和743(23.62%;棘鱼),其中亚洲鲈鱼的同源性最高。

4    对保守同线性的详细分析揭示了与亚洲和欧洲海鲈基因组(n = 24)最高程度的相似性,在染色体水平上显示了24对一对一的对应关系。对于亚洲和欧洲海鲈,显示每个小丑鱼连锁群(LG)单染色体显着BLAST命中的RAD基因座的数目在21-56和19-58之间。对于尼罗罗非鱼(n = 22),与大多数小丑鱼abLGs的一对一同源性被检测到,每个Oreochromis染色体中鉴定出16-49个RAD位点。此外,两个小丑鱼连锁群(abLG3和abLG7)映射到单一尼罗罗非鱼染色体(onLG7),而小丑鱼abLG12与两个Oreochromis染色体(onLG17和onLG23)显示同源性。与后退(n = 21)的比较显示,三条染色体与两个小丑鱼连锁群(gaChr I与abLG9,abLG23,gaChr IV与abLG4,abLG17和gaChr VII与abLG5,abLG24)共享同线,7-35 RAD同源基因座与每个小丑鱼相关联。

4    利用之前的发布的941的性别差异转录组本将RAD测序数据与基因进行分析,其中由13个转录本与RAD数据相关。 在小丑鱼中的928个转录组重叠群中,322个(34.7%)对四种比较种类基因组中至少一种(亚洲鲈中131个,欧洲鲈中133个,棘豆中164个,罗非鱼中122个)的基因组单一命中。 其中,159(50.0%)通过基于共线性作图映射到推定的基因组区间。 



Casas L, Saenz-Agudelo P, Irigoien X. High-Throughput Sequencing and Linkage Mapping of a Clownfish Genome Provide Insights on the Distribution of Molecular Players Involved in Sex Change[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1): 4073.