非モデルの硬骨魚のエクソンプライミングイントロンクロス（叙事詩）マーカー

背景：エクソンプライミングされたイントロンクロス（EPIC）マーカーは、自然集団の進化を研究する際に匿名のゲノムシーケンスよりも3つの利点があります。第一に、エクソン領域で設計されたユニバーサルプライマーは、広い分類範囲に適用できます。第二に、壮大な増幅された配列の相同性は、分類群間の遺伝的距離に応じて、エクソンまたはイントロンの部分を比較することで簡単に決定できます。第三に、エクソンとイントロンの両方の断片を持つことは、種内および特異的レベルでの遺伝的変異を同時に調べるのに役立ち、特に種複合体を研究するときに役立ちます。しかし、叙事詩マーカーの不足は、特に硬骨魚魚において、核遺伝子配列を使用した多焦点研究を妨げています。 結果：2つ以上の種の間でゲノム全体を比較することにより、壮大なマーカーを開発するためのバイオインフォマティクスパイプラインを導入します。Ensemblデータベースhttp://www.ensembl.orgでゲノムが利用可能な5つの硬骨魚魚にこのアプローチを適用することにより、5つの遠隔地の中で85％を超えるシングルコピーで保存されたエクソン領域を持つ210の叙事詩マーカーを特定しました。魚類。広い系統発生範囲を持つ9つの伸縮種で、ランダムに選択された12の叙事詩マーカーをテストしました。これらのマーカーの増幅とシーケンスの成功率は、異なる種で44％から100％まで変化しました。13の硬骨魚からの12の叙事詩マーカーのエクソン配列を分析しました。結果として得られる系統発生には、伝統的によくサポートされている多くのクレードが含まれており、人口の歴史を尋問する際の叙事詩マーカーのイントロン部分の値に加えて、種の系統発生の再構築における叙事詩マーカーのエクソン部分の有用性を示しています。 結論：この研究は、2つ以上のゲノム配列が利用可能な分類群で壮大なマーカーを開発するための効果的なアプローチを示しています。識別されたマーカーは、広範な分類学的範囲の硬骨魚魚で増幅される可能性があります。個々のマーカーの系統発生的効用は、イントロンのサイズと増幅可能性によって異なりました。開発されたバイオインフォマティクスパイプラインは、他の分類群に容易に適応されます。

BACKGROUND: Exon-primed intron-crossing (EPIC) markers have three advantages over anonymous genomic sequences in studying evolution of natural populations. First, the universal primers designed in exon regions can be applied across a broad taxonomic range. Second, the homology of EPIC-amplified sequences can be easily determined by comparing either their exon or intron portion depending on the genetic distance between the taxa. Third, having both the exon and intron fragments could help in examining genetic variation at the intraspecific and interspecific level simultaneously, particularly helpful when studying species complex. However, the paucity of EPIC markers has hindered multilocus studies using nuclear gene sequences, particularly in teleost fishes. RESULTS: We introduce a bioinformatics pipeline for developing EPIC markers by comparing the whole genome sequences between two or more species. By applying this approach on five teleost fishes whose genomes were available in the Ensembl database http://www.ensembl.org, we identified 210 EPIC markers that have single-copy and conserved exon regions with identity greater than 85% among the five teleost fishes. We tested 12 randomly chosen EPIC markers in nine teleost species having a wide phylogenetic range. The success rate of amplifying and sequencing those markers varied from 44% to 100% in different species. We analyzed the exon sequences of the 12 EPIC markers from 13 teleosts. The resulting phylogeny contains many traditionally well-supported clades, indicating the usefulness of the exon portion of EPIC markers in reconstructing species phylogeny, in addition to the value of the intron portion of EPIC markers in interrogating the population history. CONCLUSIONS: This study illustrated an effective approach to develop EPIC markers in a taxonomic group, where two or more genome sequences are available. The markers identified could be amplified across a broad taxonomic range of teleost fishes. The phylogenetic utility of individual markers varied according to intron size and amplifiability. The bioinformatics pipelines developed are readily adapted to other taxonomic groups.