染色体重排可导致生殖障碍的耦合,但它们是否以及如何促成物种形成的完成仍不清楚。 Littorina 属的海洋蜗牛反复在分离多个倒位排列的种群之间形成杂交区,为研究它们的屏障效应提供了机会。在这里,我们分析了适应瑞典岛屿不同海浪暴露条件的两种生态型 Littorina fabalis(“大”和“矮”)之间的杂交区中的 2 条相邻横断面。应用全基因组测序,我们发现 17 条染色体中的 9 条有 12 个推定的倒位。其中 9 个推定的倒位在两个生态型之间达到近乎差异固定,并且都处于强烈的连锁不平衡状态。这些倒位覆盖了 20% 的基因组,并携带 93% 的不同单核苷酸多态性 (SNP)。两个横断面的双峰杂交区表明,两种生态型的 Littorina fabalis 在接触后仍保持其遗传和表型完整性。双峰性反映了倒位趋势之间的强耦合和屏障效应在整个基因组中的扩展。人口统计学推断表明,耦合发生在异地时期,并在二次接触后维持了 1,000 代以上。总体而言,这项研究表明,多个染色体倒位的耦合导致了强烈的生殖隔离。值得注意的是,2 个假定的倒位与与近亲物种(Littorina saxatilis)的生态型差异相关的倒置基因组区域重叠,这表明具有相似结构变体的相同区域反复促进了不同物种的生态型进化。
基因组分化图景(即基因组中不同种群或物种之间差异的分布)越来越多地被描述,以了解自然选择和重组等微进化力量在导致和维持遗传分化方面所起的作用。这方面研究还表明,染色体结构变异是塑造适应性遗传变异图景的重要因素。由于染色体结构变异的普遍性及其固着性质所必需的强大局部适应压力,双壳类软体动物是探索染色体结构变异与局部适应之间关系的理想分类单元。在这里,我们报告了使用最近的染色体水平基因组组装对东北大西洋自然分布范围内的大扇贝 (Pecten maximus) 进行的种群基因组调查。我们报告了至少三个较大的(12 – 22 Mb)染色体倒位,这些染色体倒位与海面温度有关,其频率与中性种群结构形成对比。这些结果强调了重组抑制染色体倒位在局部适应中可能发挥的巨大作用,并提出了一个假设来解释在相对较小的空间尺度上在王扇贝种群中发现的生殖时间差异的维持。
1. 通过 UCSC 基因组浏览器 ( https://genome.ucsc.edu/ ) 可获得用于设计两个 gRNA 的目标 DNA 序列。a. 选择感兴趣的基因组版本。在我们的例子中,使用的是“人类 GRCh38/hg38”。b. 根据已知的倒位断点 1 的位置,标记断点前 100-150 bp 到断点后 100–150 bp 范围内的基因组区域。例如,如果断点 1 位于 chr3:2,920,305,则在 UCSC 基因组浏览器搜索框中输入“chr3:2,920,205–2,920,405”以标记所需的染色体区域,然后单击“Go”。c. 在 UCSC 基因组浏览器工具栏上选择“查看”,然后单击“DNA”选项。d.在新窗口中,单击“获取 DNA”以获得准确的 DNA 序列。这是使用 CRISPOR 算法设计 gRNA 引物所需的序列(见下面的步骤 2a)。e. 对倒位的断点 2 重复步骤 1a-1d。2. 要设计 gRNA,请使用 CRISPOR 算法(http://crispor.tefor.net/):a. 输入从步骤 1d 获得的断点 1 的 DNA 序列。确保参考基因组与 UCSC 浏览器(步骤 1a)中使用的基因组相匹配,然后选择可通过转染载体编码的 Cas9 酶类型识别的 Protospacer Adjacent Motif (PAM)。如果转染载体表达 SpCas9,则选择 20 bp-NGG PAM 格式。单击“提交”以获得针对模板 DNA 的候选 gRNA 序列。b. CRISPOR 算法默认按特异性从高到低对候选 gRNA 序列进行排序,因为这是关键参数。从新页面上出现的候选 gRNA 列表中,选择具有最高麻省理工学院 (MIT) 和切割频率确定 (CFD) 特异性得分的指导序列(Doench 等人,2016 年;Hsu 等人,2013 年;Tycko 等人,2019 年)。这些分数根据以下方面评估候选 gRNA
重新混合或改编本材料用于任何目的,无需注明原作者。预印本(未经同行评审认证)在公共领域。它不再受版权限制。任何人都可以合法共享、重复使用,版权所有者已将此版本发布于 2020 年 4 月 14 日。;https://doi.org/10.1101/2020.04.13.039297 doi:bioRxiv 预印本