[論文レビュー] Assembly ASM291031v2 (Genbank: GCA_002910315.2) identified as assembly of the Northern Dolly Varden (Salvelinus malma malma) genome, and not the Arctic char (S. alpinus) genome

S. V. Shedko|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2019

Identification and Quantification in Food被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、以前の仮定とは異なり、ゲノムアセンブリ ASM291031v2（GenBank: GCA_002910315.2）がアーティックチャーオリジンではなく、ノースターン・ドリー・ヴァーデン（Salvelinus malma malma）由来であると特定した。ミトコンドリアDNA（ミトゲノム）および核マーカー（ITS1、RAG1、SFO-12、SFO-18、SMM-21）を用いた解析により、雌性のIW2-2015個体がベルンギングハプログループに属し、ノースターン・ドリー・ヴァーデンと相同な特徴的アレルを示すことが確認され、元のシークエンシングプロジェクトにおけるラベルミスが判明した。

ABSTRACT

To date, twelve complete genomes representing eleven species belonging to six genera have been sequenced in salmonids. For the genus Salvelinus, it was supposed to sequence the genome of Arctic char, one of the most variable species of vertebrate animals. Sequencing was carried out (Christensen et al., 2018) using the tissues of the female IW2-2015 obtained from the company engaged in industrial aquaculture of chars - Icy Waters Ltd. The company exploits two of its own broodstocks - NL and TR, originating from the chars from the Nauyuk Lake and the Tree River (Nunavut, Canada). Since the complete mitochondrial genome of the female IW2-2015 was absent in the published assembly ASM291031v2, we determined its type and complete sequence from the sequence read archives taken from Genbank. It was found that the female's mitogenome belongs to the BERING haplogroup, which is characteristic of Northern Dolly Varden S. malma malma. Analysis of other unlinked diagnostic loci encoded by nuclear DNA (ITS1, RAG1, SFO-12, SFO-18, SMM-21) also revealed distinctive characters of Northern Dolly Varden in female IW2-2015. It was concluded that the genomic assembly ASM291031v2 was obtained not from an individual of Arctic char S. alpinus, but from an individual of a related species - Northern Dolly Varden S. malma malma. The identical to the IW2-2015 female characteristics of diagnostic loci were found in other individuals from the broodstock TR. Apparently, the broodstock TR is entirely a strain derived from Northern Dolly Varden. Since assembly ASM291031v2 was obtained from a specimen originated from the marginal population of Northern Dolly Varden (Tree R.) isolated from the main range of the species and with some traces of introgressive hybridization, this assembly can hardly be considered as a description of a typical genome of S. malma malma.

研究の動機と目的

• ゲノムアセンブリ ASM291031v2 の分類的同一性を解明すること。これは以前、アーティックチャーファミリー（S. alpinus）由来であると仮定されていた。
• シークエンシングプロジェクトに使用された雌性IW2-2015個体の真の種由来を特定すること。
• そのサンプルが由来したブロードストックTRが、アーティックチャーではなくノースターン・ドリー・ヴァーデンと遺伝的に整合しているかを評価すること。
• サケ科ゲノム研究分野で広く使用されているこのゲノムアセンブリの種分類に関する科学的記録を是正すること。

提案手法

• GenバンクのSRAデータから、元のアセンブリに欠落していた雌性IW2-2015の完全なミトコンドリアゲノムをシークエンシングおよび解析した。
• ミトゲノム配列を既知のハプログループと比較し、ノースターン・ドリー・ヴァーデンに特徴的なベルンギングハプログループに属することを同定した。
• ノースターン・ドリー・ヴァーデンに特異的な診断的アレルを有する、非連鎖核DNAマーカー（ITS1、RAG1、SFO-12、SFO-18、SMM-21）を解析した。
• IW2-2015個体の遺伝的プロファイルをTRブロードストックの他の個体と照合し、系統の一貫性を評価した。
• 孤立したツリー川集団における導入的交雑化の可能性を検討し、遺伝的多様性の乖離を説明する要因を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲノムアセンブリ ASM291031v2 はアーティックチャー（S. alpinus）に正しく割り当てられていたのか、それとも誤標記されていたのか？
• RQ2 シークエンシングプロジェクトに使用された雌性IW2-2015個体の真の種分類は何か？
• RQ3 IW2-2015個体のミトコンドリアおよび核DNAマーカーの遺伝的特徴は、ノースターン・ドリー・ヴァーデン（S. malma malma）と一致するか？
• RQ4 そのサンプルが由来したTRブロードストックは、アーティックチャーではなくノースターン・ドリー・ヴァーデンと遺伝的に整合しているか？
• RQ5 孤立したツリー川集団における導入的交雑化は、ASM291031v2アセンブリのゲノム的同一性にどの程度影響を与えているか？

主な発見

• SRAデータから雌性IW2-2015の完全なミトコンドリアゲノムを決定したところ、ノースターン・ドリー・ヴァーデンに特徴的なベルンギングハプログループに属することが判明した。
• IW2-2015個体に存在する核DNAマーカー（ITS1、RAG1、SFO-12、SFO-18、SMM-21）は、ノースターン・ドリー・ヴァーデンに特徴的な診断的アレルを示し、アーティックチャーとは一致しなかった。
• そのサンプルが由来したTRブロードストックは、IW2-2015雌性と同一の診断的アレルを示しており、これはすべてノースターン・ドリー・ヴァーデン由来であることを示している。
• したがって、ゲノムアセンブリ ASM291031v2 はアーティックチャー（S. alpinus）由来ではなく、ノースターン・ドリー・ヴァーデン（S. malma malma）由来であると結論づけられた。
• この個体はヌナブットのツリー川におけるノースターン・ドリー・ヴァーデンの辺境集団由来であり、低レベルの導入的交雑化の証拠が得られた。
• ASM291031v2アセンブリは、その孤立的かつおそらく交雑化された系統のため、通常のS. malma malmaの代表的ゲノムとは見なせない。