Функціональна анотація всіх геномів лосося (FAASG): міжнародна ініціатива, що підтримує майбутні дослідження лососевих риб, збереження та аквакультуру

Анотація

Ми описуємо нову ініціативу - "Функціональну анотацію всіх геномових геномів" (FAASG), яка використовуватиме широке розмаїття ознак, що склалося після цілого випадку дублювання геному у предка лососевих, для розвитку інтегративного розуміння функціональної геномної основи фенотипової варіації. Результати FAASG матимуть різноманітне застосування, починаючи від вдосконаленого розуміння еволюції генома, закінчуючи підвищенням ефективності та стійкості виробництва аквакультури, підтримуючи майбутнє фундаментальних та прикладних досліджень у знакових рибних лініях, що мають важливе суспільне значення.

Важливість лососевих риб: від еволюції до стійкого виробництва їжі

Лососеві поєднують наукове, суспільне та економічне значення, що є унікальним серед риб (оглянуто в [1]). Вони природним чином розповсюджені у свіжих та морських місцях проживання по всій Північній півкулі і були занесені в Південну Америку, Австралію, Африку та Близький Схід. Вони виконують ключові екологічні функції, напр. [2], але багато популяцій зменшується, і великі зусилля спрямовуються на їх збереження та управління, особливо щодо антропогенних змін, напр. [3]. Лососі включають щонайменше 70 видів (але їх іноді класифікують як> 200), що мають багате різноманіття пристосувань та стратегій життєвої історії [4]. Велике фенотипічне різноманіття лососевих риб забезпечує чудову систему вивчення для розуміння адаптивних розбіжностей та екологічних особливостей [4, 5], що потенційно сприяло дублюванню цілого генома (РГД) у їх спільного предка

95 Mya [6, 7]. Лососева аквакультура та вилов риболовлі (переважно атлантичного лосося Сальмо салар Л. і Онкоринх spp.) відіграють важливу роль в економічній та/або продовольчій безпеці кількох країн, складаючи 7,2/16,6% усієї риби, що торгується, у перерахунку на частку за вагою/вартістю [8].

Обґрунтування ініціативи FAASG

Порівняльно-еволюційні рамки FAASG. Показані вихідні цільові види для функціональних анотацій (див. Таблицю 1) та їх еволюційні взаємозв'язки (каліброване за часом дерево після [7]). Вибрані види походять з усіх трьох підродин лососевих. Позиція РГД, характерна для лосося, виділена (після [7, 9, 10]), поряд з латинськими назвами родів. Додаткові види лососевих, які є майбутніми потенційними цілями для функціональних анотацій, не показано. Дві лінії, де вважається, що анадромна історія життя еволюціонувала самостійно, виділено «А» (після [47]). Статус ресурсів геноміки показано праворуч від дерева: квадрати та кола вказують на збірки генома та транскриптома відповідно (темно-сірий = ресурс, опублікований або близький до публікації; світло-сірий = ресурс, що знаходиться в активній розробці; ‘Ch’ = закріплений хромосомою геном)

Наука про лососі, керована геномами: прогрес, виклики та невирішені питання

Тим не менше, дослідження лососевих риб та їх застосування лише зараз почали використовувати можливості науки, керованої геномами. Безсумнівно, низку невирішених питань та важливих проблем можна вирішити за допомогою ініціативи FAASG (Таблиця 2).

Риси наскрізної актуальності: від аквакультури до еволюції (і не тільки)

Обґрунтування зв’язку з FAANG

Рамка FAASG

Дані та аналізи

Фенотипи транскриптомів та протеомів будуть охарактеризовані для групи тканин та стадій розвитку, відібраних від обох статей в умовах загального саду із застосуванням стандартизованих проб та аналітичних протоколів (наприклад, вилучення РНК, контроль якості (тобто цілісність та чистота), підготовка бібліотеки, вибір платформа секвенування та біоінформаційний аналіз), що відрізняють розбіжності у вираженні дубльованих локусів [9, 10]. Розпізнавання регуляції та еволюції складності транскриптів (наприклад, некодування, варіанти miRNome та сплайсингу) потребуватиме багатосторонніх підходів [56] і може сприяти захопленню повнорозмірних транскриптів через секвенування в реальному часі однієї молекули [57]. Стандартизоване профілювання експресії протеомів також буде проведено після експериментального розділення різних клітинних фракцій.

Плануючи експерименти, консорціум FAASG здійснить низку заходів для зменшення потреби в експериментах з тваринами. Сюди входить належний розгляд альтернатив експериментам in vivo, таким як клітинна культура, використання аналізів потужності для визначення відповідних розмірів зразків, використання вже опублікованих наборів даних RNAseq та мікрочипів, що мають відношення до ознак, що представляють комерційний або еволюційний інтерес, та проведення різних аналізів FAASG у ті самі люди в рамках дослідження, наскільки це можливо. Останнє також збільшить потужність для зв’язку варіацій між різними рівнями функціональних анотацій геному.

Важливість стандартизованих фенотипових даних

Оперативна структура, фінансування та залучення дослідницького співтовариства

Скорочення

Функціональна анотація геномів тварин

Функціональна анотація всіх геномів лососевих