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Studie enthüllt den molekularen Fingerabdruck hinter wunderschönen Perlen

Zeitstempel: 10. November 2022, 5:52 Uhr

In einer neuen Studie haben Wissenschaftler – vom Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Zusammenarbeit mit mehreren anderen Forschungsinstituten, darunter K. MIKIMOTO & CO., LTＤ, Pearl Research Institute und Japan Fisheries Research and Education Agency – berichteten über eine nahezu vollständige Haplotyp-Phasen-Genomassemblierung der Perlmuschel. Dieses hochwertige Genom von Perlmuscheln im Chromosomenmaßstab könnte zur Suche nach widerstandsfähigen Stämmen genutzt werden.

Bei der traditionellen Methode der Genomsequenzierung werden die Chromosomenpaare zusammengeführt. Dies gilt jedoch gut für Labortiere, bei denen die genetischen Informationen des Paares normalerweise nahezu identisch sind Chromosomen. Bei Wildtieren, bei denen es zahlreiche Genvariationen über Chromosomenpaare hinweg gibt, führt diese Strategie jedoch zu einem Informationsverlust.

Bei der Sequenzierung der Genome für diese Untersuchung entschieden sich die Wissenschaftler, die Chromosomen nicht zu kombinieren. Stattdessen wurden beide Chromosomensätze sequenziert. Dies ist die erste Forschung mit Schwerpunkt auf wirbellosen Meerestieren, die diese Methode anwendet.

Perlenaustern haben insgesamt 28 Chromosomen, da sie 14 Chromosomenpaare haben. Wissenschaftler nutzten dann fortschrittliche Technologie für Genomsequenzierung. Später rekonstruierten sie alle 28 Chromosomen und fanden wesentliche Unterschiede zwischen den beiden eines Paares – Chromosomenpaar 9. Bemerkenswerterweise standen viele dieser Gene im Zusammenhang mit der Immunität.

Dr. Takeshi Takeuchi, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Marine Genomics Unit des OIST, sagte: „Unterschiedliche Gene auf einem Chromosomenpaar sind ein bedeutender Fund, da die Proteine ​​verschiedene Arten von Infektionskrankheiten erkennen können.“

„Wenn das Tier kultiviert wird, gibt es oft einen Stamm, der eine höhere Überlebensrate hat oder.“ bringt schönere Perlen hervor. Die Landwirte züchten mit diesem Stamm häufig zwei Tiere, was zu Inzucht führt und die genetische Vielfalt verringert.“

Nach drei aufeinanderfolgenden Inzuchtzyklen stellten Wissenschaftler eine deutliche Verringerung der genetischen Vielfalt fest. Tritt diese verminderte Diversität in den Chromosomenregionen mit immunitätsbezogenen Genen auf, kann dies Auswirkungen auf die Immunität des Tieres haben.

genetische Information, die für einen Organismus notwendig ist
Die genetische Information, die ein Organismus zur Aufrechterhaltung seiner lebenswichtigen Aktivitäten benötigt, wird als Genom bezeichnet. Bei der Genomdekodierung wird DNA aus einzelnen Zellen extrahiert, fragmentiert und analysiert. Die DNA-Sequenzfragmente werden dann rekonstruiert, um eine Genomanordnung zu erhalten. Tiere, die sich sexuell fortpflanzen, erben einen Satz Genom von der Mutter und einen vom Vater. Ein Satz genomischer Informationen, die von einem Elternteil stammen, wird als Haplotyp bezeichnet. (i) In Versuchsorganismen mit etablierten Stämmen oder Arten mit geringer genetischer Vielfalt besitzt ein Individuum zwei Sätze nahezu identischer Genome. Somit ähnelt die Haplotyp-fusionierte Genomanordnung beiden Genomsätzen des ursprünglichen Individuums. (ii) Bei Organismen mit hoher genetischer Vielfalt, wie z. B. Wildtieren, gibt es große Unterschiede in den DNA-Sequenzen zwischen den Haplotypen. Bei Verwendung herkömmlicher Methoden entsteht ein Genomzusammenbau mit einer Mischung aus zwei Haplotypen. Es kann zum Verlust genomischer Informationen kommen. (iii) In dieser Studie wurden mit dem neuesten Sequenzierer längere und genauere DNA-Sequenzen erhalten. Die beiden Haplotypen wurden getrennt rekonstruiert.

„Es ist wichtig, die Genomvielfalt in Aquakulturpopulationen zu erhalten.“

Prof. Shugo Watabe (Gastprofessor an der Kitasato-Universität, emeritierter Professor an der Universität Tokio) sagte, „Zuchtperlen wurden vor 130 Jahren von Kokichi Mikimoto in Japan zum ersten Mal weltweit entwickelt. Noch heute sind sie nach Jakobsmuscheln das am zweithäufigsten exportierte Meeresprodukt Japans. Allerdings war die Geschichte der Perlenaquakultur in Japan ein Kampf gegen Krankheiten in der Aquakulturumgebung. Besonders schwerwiegend waren die Schäden durch die 1996 aufgetretene Rotverfärbungskrankheit.“

„Die Produktion von Zuchtperlen in Japan ist deutlich zurückgegangen. In den letzten Jahren ist die Perlenzucht aufgrund der Ausbreitung von durch Viren verursachten Krankheiten erneut mit großen Problemen konfrontiert. Obwohl die Einzelheiten der Krankheitsursachen und Gegenmaßnahmen nicht geklärt sind, wurde darauf hingewiesen, dass der Perlenanbau in Japan aufgrund der Inzucht von Perlenaustern mit überlegenen Merkmalen möglicherweise unter genetischem Verfall leidet, was es schwierig macht, auf verschiedene Arten zu reagieren Umweltveränderungen und die Entstehung von Pathogene"

Die Ergebnisse dieser Studie haben die Frage des Perlenanbaus in Japan geklärt und haben erhebliche industrielle Auswirkungen. Viele der ImmunsystemsDarüber hinaus wurden auch die Gene identifiziert. Dies erklärt, warum Perlenaustern als Reaktion auf einen von außen eingeführten Fremdkörper eine perlmuttartige Beschichtung bilden können, was Licht auf das Geheimnis der Perlenproduktion selbst wirft.

Journal Referenz:

  1. Takeshi Takeuchi, Yoshihiko Suzuki, Shugo Watabe et al. Eine hochwertige Haplotyp-Phasen-Genomrekonstruktion enthüllt eine unerwartete Haplotyp-Vielfalt in einer Perlenauster. DNA-Forschung. DOI: 10.1093/dnares/dsac035

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