Abstract

Descriem o inițiativă emergentă - „Adnotarea funcțională a tuturor genomurilor salmonidelor” (FAASG), care va valorifica diversitatea vastă a trăsăturilor care a evoluat de la un eveniment întreg de duplicare a genomului în strămoșul salmonidului, pentru a dezvolta o înțelegere integrativă a bazei genomice funcționale. de variație fenotipică. Rezultatele FAASG vor avea diverse aplicații, variind de la o mai bună înțelegere a evoluției genomului, până la îmbunătățirea eficienței și sustenabilității producției de acvacultură, susținând viitorul cercetării fundamentale și aplicate într-o linie de pești emblematică de importanță socială majoră.

Importanța peștilor salmonizi: de la evoluție la producția durabilă de alimente

Salmonidele au combinat o importanță științifică, socială și economică, care este unică în rândul peștilor (revizuită în [1]). Acestea sunt distribuite în mod natural în habitate proaspete și marine în toată emisfera nordică și au fost introduse în America de Sud, Australia, Africa și Orientul Mijlociu. Ei îndeplinesc funcții ecologice cheie, de ex. [2], dar multe populații sunt în scădere, iar efortul extins este îndreptat spre conservarea și gestionarea lor, în special în ceea ce privește schimbările antropogene, de ex. [3]. Salmonidele includ cel puțin 70 de specii (dar sunt uneori clasificate ca> 200), posedând o bogată diversitate de adaptări și strategii de istorie a vieții [4]. Marea diversitate fenotipică dintre salmonide oferă un sistem de studiu excelent pentru a înțelege divergența adaptativă și speciația ecologică [4, 5] și a fost potențial facilitată de o duplicare a genomului întreg (WGD) în strămoșul lor comun

95 Mya [6, 7]. Acvacultura și capturarea salmonidelor (în special a somonului Atlantic Salmo salar Teren Oncorhynchus spp.) joacă un rol important în securitatea economică și/sau alimentară a mai multor națiuni, reprezentând 7,2/16,6% din totalul peștelui comercializat în termeni de pondere în greutate/valoare [8].

Motivul inițiativei FAASG

tuturor

Cadrul comparativ-evolutiv al FAASG. Sunt prezentate speciile țintă inițiale pentru adnotarea funcțională (a se vedea tabelul 1) și relațiile lor evolutive (arborele calibrat în timp după [7]). Speciile selectate provin din toate cele trei subfamilii de salmonide. Poziția WGD specifică salmonidelor este evidențiată (după [7, 9, 10]), împreună cu numele latine ale genurilor. Nu sunt prezentate specii suplimentare de salmonide care sunt potențiale ținte viitoare pentru adnotarea funcțională. Două descendențe în care se crede că anamonia istoriei vieții a evoluat independent sunt evidențiate „A” (după [47]). Starea resurselor de genomică este prezentată în dreapta arborelui: pătratele și cercurile indică ansambluri de genom și respectiv transcriptom (gri închis = resursă publicată sau aproape de publicare; gri deschis = resursă în dezvoltare activă; „Ch” = ansamblu genom ancorat în cromozom)

Știința condusă de genom în salmonide: progres, provocări și întrebări nerezolvate

Cu toate acestea, cercetarea salmonidelor și aplicațiile sale abia au început să exploateze posibilitățile științei conduse de genom. Fără îndoială, o serie de întrebări nerezolvate și provocări importante pot fi abordate prin inițiativa FAASG (Tabelul 2).

Trăsături de relevanță transversală: de la acvacultură la evoluție (și nu numai)

Rațional pentru conectarea cu FAANG

Cadrul FAASG

Date și analize

Fenotipurile transcriptomului și proteomului vor fi caracterizate pentru un grup de țesuturi și etape de dezvoltare, prelevate de la ambele sexe în condiții de grădină comună folosind eșantioane standardizate și protocoale analitice (de exemplu, extracția ARN, controlul calității (adică integritatea și puritatea), pregătirea bibliotecii, alegerea platformă de secvențiere și analize bioinformatice) care disting divergența în expresia loci duplicat [9, 10]. Discernerea reglării și evoluției complexității transcrierilor (de exemplu, variante necodificate, miRNome și splice) va necesita abordări blocate [56] și poate fi facilitată prin captarea transcrierilor pe toată lungimea prin secvențierea în timp real a unei singure molecule [57]. Profilarea standardizată a expresiei proteomului va fi realizată și după separarea experimentală a diferitelor fracțiuni celulare.

Atunci când planifică experimente, consorțiul FAASG va implementa o serie de măsuri pentru a reduce necesitatea experimentării cu animale. Acestea includ luarea în considerare cuvenită a alternativelor la experimentarea in vivo, cum ar fi cultura celulară, utilizarea analizelor de putere pentru a determina dimensiunile adecvate ale eșantionului, exploatarea seturilor de date RNAseq și microarray deja publicate relevante pentru trăsăturile de interes comercial sau evolutiv și derularea diferitelor teste FAASG aceiași indivizi în cadrul unui studiu, pe cât posibil. Acesta din urmă va crește, de asemenea, puterea pentru a lega variația între diferite niveluri de adnotare funcțională a genomului.

Importanța datelor fenotipice standardizate

Structura operațională, finanțarea și implicarea comunității de cercetare

Abrevieri

Adnotarea funcțională a genomilor animalelor

Adnotarea funcțională a tuturor genomurilor salmonidelor