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2014年9月21日,鲤鱼基因组研究成果发表在Nature Genetics上。由中国水产科学研究院水生生物基因组中心(孙效文、徐鹏)、黑龙江淡水研究所(孙效文)、上海海洋大学、北京基因组研究所,美国哈佛医学院、奥本大学、弗吉尼亚大学,匈牙利水产研究所联合发表。
一、取材
松浦鲤,松浦鲤通过1984年德国引进的镜鲤人工选育而成。选育之前,该品系不但死亡率高且繁殖力低;通过四代选育之后松浦鲤不仅抗低温水域且繁殖力较高。
取人工受精后的胚胎进行热休克处理,胚胎发育成鱼苗后,将这些所有的鱼苗结合17个微卫星分子标记来评估其纯合性。
取雌核发育获得的松浦鲤鱼基因组DNA开展全基因组测序,gDNA取自血液结合QIAGEN DNeasy Blood & Tissue Kit提取获得。
二、松浦鲤鱼全基因组de novo测序
综合454(Seqwright, Huston, TX, USA)、HiSeq&SOLiD(BIG)以及BAC文库
图1:Summaries of library construction and sequencing
三、松浦鲤鱼全基因组de novo组装
1)Celera assembler组装454和Sanger BAC end sequences;
2)Reads from the Illumina libraries, SOLiD libraries and 454 8K mate-pair libraries were aligned to the 454 contigs using BWA;
3)65,720 BAC end sequences were mapped to the scaffolds using the BLAT software;
4)Gapcloser to fill gaps between scaffolds.
图2:summary of genome assembly
四、松浦鲤基因组组装结果验证
1)Illumina data, 454 data and SOLiD reads比对回组装结果;
2)随机抽取欧洲鲤基因组的5个scaffolds和前期的一个BAC组装结果进行比对;
3)从NCBI数据库中下载鲤鱼的454 ESTs序列进行验证。
五、整合遗传图谱和物理图谱
1)基因分型:A total of 1,123 informative microsatellite markers were genotyped on the genetic mapping panel by using a tailed primer protocol;
2)遗传图谱的构建和命名:JoinMap4.0 software;
3)图谱整合:BLAT将遗传图谱上的分子标记比对至松浦鲤的scaffolds上。
图3:The genome landscape of the 50 assembled chromosomes of C. carpio.
六、转录组测序
(一)454测序:
1)组织取材:12个组织,脑、肌肉、肝脏、肠、血液、头肾、中肾、皮肤、鳃、脾脏、性腺和心脏,取自6月龄雌核发育松浦鲤。
2)测序:将所有上述组织的总RNA等量混匀,结合454平台测序。
(二)illumina测序:
1)取材:不同发育期胚胎、两个发育期的鱼苗;
2)测序:不同发育时期个体总RNA结合HiSeq 2000平台测序。
图4:Transcriptome sequences used on genome annotation
七、重复序列分析
GC含量分析;重复度分析:RepeatMasker (3.3.0);Repbase (version 20120418)。
图5:Repeat contents and their classification
八、基因组基因注释和功能注释
采用三种方法进行基因注释:
1) ab initio gene prediction: AUGUSTUS and FGENESH;
2) sequence homology–based prediction;
3) expression evidence–based prediction.
九、比较基因组学分析
从 Ensembl (version 68)数据库中下载11个物种的蛋白编码基因:(D.rerio, G.aculeatus, O.latipes, T.rubripes,T.nigroviridis, X.tropicalis, A.carolinensis, H.sapiens, M.musculus, S.scrofa, G. gallus and C. intestinalis).
十、基因组进化分析
采用两种方法分析松浦鲤基因组扩张事件:
图6:Maps of the 50 common carp chromosomes and of the 25 zebrafish chromosomes based on the positions of 8,002 orthologous pairs demonstrate highly conserved synteny for the 2 species and the tetraploidization of the common carp genome.
十一、全基因组重测序和系统发育分析
全基因组重测序:The 10 strains of C. carpio, consisting of 33 individuals, were randomly collected across Europe, North America and China.c重测序结合HiSeq 2000完成。
对来自世界各地33种鲤鱼品种进行基因组重测序证实了鲤鱼的两个亚种鲤(C. carpio Haematopterus)和西鲤(C. carpio carpio)单一的起源。整合基因组和转录组分析鉴别出了与皮肤颜色等一些性状相关的位点(loci)。
十二、基因组多样性比较分析
文章下载链接:Genome sequence and genetic diversity of the common carp, Cyprinus carpio。
Genome sequence and genetic diversity of the common carp, Cyprinus carpio.pdf
GenomeWeb报道:International Team Takes a Look at Common Carp Genome, Diversity。
测序中国报道:中国科学家公布鲤鱼基因组序列。
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