Генотипирование радужной форели методом полногеномного секвенирования с низким покрытием (low-pass секвенирование, lpWGS) для целей геномной селекции

Цель работы: апробация метода секвенирования с особо низким покрытием (low-pass секвенирование) с дальнейшей импутацией генотипов на радужной форели.

Материалы и методы: выделение ДНК проводили в плашечном формате (4 × 96 образцов), для пробоподготовки и секвенирования использовали набор MGI AgriHigh Low-pass WGS Package, создание референсой базы и импутация выполнены на базе вычислительного кластера Группы Биоинформатики ВНИРО.

Новизна: впервые в России проведено low-pass секвенирование на радужной форели для целей геномной селекции.

Результат: анализ 260 особей радужной форели показал высокую достоверность генотипирования данным методом, в среднем для каждой рыбы достоверно определены около 90 % из 12 млн локусов панели геномных маркеров. Показана высокая генетическая дифференциация четырёх изученных селекционных линий радужной форели.

Практическая значимость: апробированный метод low-pass секвенирования может использоваться как более экономичная и значительно более информативная альтернатива традиционным ДНК-микрочипам для генетического анализа. Метод применим как для полногеномного ассоциативного анализа (GWAS), так и для расчёта селекционной ценности при формировании селекционного ядра форели в центре геномной селекции.

1. Danecek P., Bonfield J. K., Liddle J., Marshall J., Ohan V., Pollard M. O. et al. 2021. Twelve years of SAMtools and BCFtools // GigaScience. 10 (2). giab008. DOI: 10.1093/gigascience/giab008.

2. Fraslin C., Phocas F., Bestin A., Charles M., Bernard M., Krieg F. et al. 2020. Genetic determinism of spontaneous masculinisation in XX female rainbow trout: new insights using medium throughput genotyping and whole-genome sequencing // Sci Rep. 10(1): 17693. DOI: 10.1038/s41598-020-74757-8.

3. Hofmeister R. J., Ribeiro D. M., Rubinacci S., Delaneau O. 2023. Accurate rare variant phasing of whole-genome and whole-exome sequencing data in the UK Biobank // Nature Genetics. 55(7). DOI: 10.1038/s41588-023-01415-w

4. Ivanova N. V., Dewaard J. R., Hebert P. D.N. 2006. An inexpensive, automation-friendly protocol for recovering highquality DNA // Molecular Ecology Notes 6(4): 998-1002. DOI: 10.1111/j.1471-8286.2006.01428.x

5. Langmead B., Salzberg S. 2012. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2 // Nature Methods. 9(4): 357-359. DOI: 10.1038/nmeth.1923

6. Liu S., Martin K. E., Snelling W. M., Long R., Leeds T. D., Vallejo R. L., Wiens G. D., Palti Y. 2024. Accurate genotype imputation from low-coverage whole-genome sequencing data of rainbow trout // G3 Genes|Genomes|Genetics 14(9).

7. Lou R. N., Jacobs A., Wilder A. P., Therkildsen N. O. 2021. A beginner’s guide to low-coverage whole genome sequencing for population genomics // Molecular Ecology. 30(23): 5966-5993. DOI: 10.1111/mec.16077.

8. Palti Y., Gao G., Liu S., Kent M. P., Lien S., Miller M. R., Rexroad C. E., Moen T. 2015. The development and characterization of a 57k single nucleotide polymorphism array for rainbow trout // Mol Ecol Resour. 15(3):662-672. DOI: 10.1111/1755-0998.12337.

9. Rubinacci S., Ribeiro D. M., Hofmeister R. J., Delaneau O. 2021. Efficient phasing and imputation of lowcoverage sequencing data using large reference panels // Nature Genetics. 53(1):120-126. DOI: 10.1038/s41588-020-00756-0.

10. Vallejo R. L., Leeds T. D., Gao G., Parsons J. E., Martin K. E., Evenhuis J. P., Fragomeni B. O., Wiens G. D., Palti Y. 2017. Genomic selection models double the accuracy of predicted breeding values for bacterial cold water disease resistance compared to a traditional pedigree-b ased model in rainbow trout aquaculture // Genet. Sel. Evol. 49(1):17. DOI: 10.1186/s12711-017-0293-6.