異性の多数の突然変異は、クローンプランアリアンデュゲシアジャポニカの無性的に再現しています

私たちは、一人の個人に由来し、20年以上にわたって独立した無性生殖を受け続けた淡水プラナリアン（Dugesia japonica）の実験室クローン株を確立し、それについて大規模なゲノムシーケンスとトランスクリプトーム分析を実施しました。計画的なクローン株が使用されたという事実にもかかわらず、異常に多数の突然変異が検出されました。このようなユニークな生物の定量的遺伝分析を可能にするために、参照遺伝子モデルと呼ばれる新しいモデルを開発し、それを使用して大規模なトランスクリプトーム分析を実施しました。結果は、外部だけでなく、遺伝子コーディング領域内でも多数の突然変異を明らかにしました。非同義SNPは、有効なORFが予測された遺伝子の74％で検出されました。興味深いことに、代謝および防御関連の遺伝子などの高変異遺伝子は、以前に異なる計画種の間で多様な遺伝子として同定されていた遺伝子と相関していました。この長期間にわたって無性の繁殖中に多数のアミノ酸置換が蓄積されたようですが、計画的は通常の体の形、行動、生理学的機能を維持しました。本研究の結果は、無性生殖のユニークな側面を明らかにしています。

We established a laboratory clonal strain of freshwater planarian (Dugesia japonica) that was derived from a single individual and that continued to undergo autotomous asexual reproduction for more than 20 years, and we performed large-scale genome sequencing and transcriptome analysis on it. Despite the fact that a completely clonal strain of the planarian was used, an unusually large number of mutations were detected. To enable quantitative genetic analysis of such a unique organism, we developed a new model called the Reference Gene Model, and used it to conduct large-scale transcriptome analysis. The results revealed large numbers of mutations not only outside but also inside gene-coding regions. Non-synonymous SNPs were detected in 74% of the genes for which valid ORFs were predicted. Interestingly, the high-mutation genes, such as metabolism- and defense-related genes, were correlated with genes that were previously identified as diverse genes among different planarian species. Although a large number of amino acid substitutions were apparently accumulated during asexual reproduction over this long period of time, the planarian maintained normal body-shape, behaviors, and physiological functions. The results of the present study reveal a unique aspect of asexual reproduction.