日本語AIでPubMedを検索
ユーラシア大陸北部のトナカイ（Rangifer tarandus）のゲノム配列と比較解析
Genome sequence and comparative analysis of reindeer (Rangifer tarandus) in northern Eurasia.
PMID: 32488117 PMCID: PMC7265531. DOI: 10.1038/s41598-020-65487-y.
抄録
トナカイは、長い冬と年々日照時間の変動が激しいユーラシア北部の厳しい環境に適応してきた半家畜である。私たちは、雄のトナカイのゲノムをde novoシークエンシングし、他の9種の哺乳類との遺伝子ファミリー解析を行うことで、トナカイのユニークな特徴の背景にある遺伝的構造を明らかにしました。集団ゲノム研究では、国内と野生の両方の個体群を代表する23頭のトナカイと、さまざまな地理的な場所に生息するいくつかの生態型を追加で調査しました。推定された2.92GBのトナカイゲノムのうち、2.66GB（N50スキャフォールドは5Mb）の27,332個の遺伝子から構成されている。その結果、更新世の間にトナカイの有効個体数が大きく変化していることが示唆された。トナカイに特異的で拡張された160の遺伝子が検出されたが、その中でもジンクフィンガータンパク質（n=42）と嗅覚受容体（n=13）が最も多く含まれていた。比較ゲノム解析の結果、組換えと種分化に関わる遺伝子（PRDM9）、ビタミンD代謝に関わる遺伝子（TRPV5、TRPV6）、網膜発達に関わる遺伝子（PRDM1、OPN4B）、概日リズムに関わる遺伝子（GRIA1）、免疫に関わる遺伝子（CXCR1、CXCR2、CXCR4、IFNW1）、寒冷時痛に対する耐性に関わる遺伝子（SCN11A）、角の発達に関わる遺伝子（SILT2）など、トナカイの適応を促進したと考えられる遺伝子がいくつか明らかになった。これらの特徴的なトナカイ遺伝子の大部分は、ここで初めて報告されました。さらに、私たちの集団ゲノム解析からは、最終氷期最盛期以降には、少なくとも2つの独立したトナカイの家畜化イベントが発生しており、その遺伝的系統は異なる避難地域に由来していることが示唆されました。このように、本研究はトナカイの家畜化、進化、適応に関する新たな知見を提供し、トナカイの新たなゲノム研究を促進するものである。
Reindeer are semi-domesticated ruminants that have adapted to the challenging northern Eurasian environment characterized by long winters and marked annual fluctuations in daylight. We explored the genetic makeup behind their unique characteristics by de novo sequencing the genome of a male reindeer and conducted gene family analyses with nine other mammalian species. We performed a population genomics study of 23 additional reindeer representing both domestic and wild populations and several ecotypes from various geographic locations. We assembled 2.66 Gb (N50 scaffold of 5 Mb) of the estimated 2.92 Gb reindeer genome, comprising 27,332 genes. The results from the demographic history analysis suggested marked changes in the effective population size of reindeer during the Pleistocene period. We detected 160 reindeer-specific and expanded genes, of which zinc finger proteins (n = 42) and olfactory receptors (n = 13) were the most abundant. Comparative genome analyses revealed several genes that may have promoted the adaptation of reindeer, such as those involved in recombination and speciation (PRDM9), vitamin D metabolism (TRPV5, TRPV6), retinal development (PRDM1, OPN4B), circadian rhythm (GRIA1), immunity (CXCR1, CXCR2, CXCR4, IFNW1), tolerance to cold-triggered pain (SCN11A) and antler development (SILT2). The majority of these characteristic reindeer genes have been reported for the first time here. Moreover, our population genomics analysis suggested at least two independent reindeer domestication events with genetic lineages originating from different refugial regions after the Last Glacial Maximum. Taken together, our study has provided new insights into the domestication, evolution and adaptation of reindeer and has promoted novel genomic research of reindeer.