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The bowfin genome illuminates the developmental evolution of ray-finned fishes

Authors :
Hugues Roest Crollius
Dustin J. Wcisel
Matthew P. Harris
Brett Racicot
Elise Parey
Jérôme Montfort
Solomon R. David
Quenton C. Fontenot
Kazuhiko Kawasaki
Allyse M. Ferrara
Yann Guiguen
Tatsuya Ota
Mauricio Losilla
Ingo Braasch
M. Brent Hawkins
Olivia E Fitch
Romain Feron
Andrew W. Thompson
Marine Milhes
Amy R. McCune
Qiaowei Pan
Emily Funk
Jeffrey A. Yoder
Camille Berthelot
Alex Dornburg
Alexandra Louis
Kevin L. Childs
Michigan State University [East Lansing]
Michigan State University System
Harvard Medical School [Boston] (HMS)
Boston Children's Hospital
Harvard University [Cambridge]
Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
Département de Biologie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
North Carolina State University [Raleigh] (NC State)
University of North Carolina System (UNC)
Graduate University for Advanced Studies [Hayama] (SOKENDAI)
Pennsylvania State University (Penn State)
Penn State System
Cornell University [New York]
University of California [Davis] (UC Davis)
University of California
University of Lausanne (UNIL)
Swiss Institute of Bioinformatics [Lausanne] (SIB)
Université de Lausanne (UNIL)
Laboratoire de Physiologie et Génomique des Poissons (LPGP)
Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe)
Plateforme Génome & Transcriptome (GET)
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Nicholls State University
University of North Carolina [Charlotte] (UNC)
We are thankful for grant support from NIH R01OD011116 (I.B.), NSF DDIG DEB-1600920 (M.B.H.), NSF IOS-1755242 (A.D.) and NSF IOS-1755330 (J.A.Y.). Parts of this work have been supported by the Agence Nationale de la Recherche, France (ANR GenoFish project, 2016-2021, ANR-16-CE12-0035) to H.R.C., C.B., E.P., A.L. and Y.G. E.P., C.B. and H.R.C. received support under the program ‘Investissements d’Avenir’ launched by the French government and implemented by ANR with references ANR–10–LABX–54 MEMOLIFE and ANR-10-IDEX-0001-02 PSL* Université Paris. We thank F. Feng for access to Oneida Lake bowfin spawning habitats, the Bauer Core at Harvard University for sequencing fin transcriptomes and M. Gundappa (FISH & LINES) for species illustrations. Species silhouettes were obtained from http://PhyloPic.org. We are exceedingly grateful to the late J.L. Gómez-Skarmeta for his guidance on establishing ATAC-seq in holosteans.
ANR-16-CE12-0035,GenoFish,Evolution des génes et des génomes après duplication compléte(2016)
ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010)
ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010)
Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Source :
Nature Genetics, Nature Genetics, Nature Publishing Group, 2021, ⟨10.1038/s41588-021-00914-y⟩, Nature genetics, vol. 53, no. 9, pp. 1373-1384, Nature Genetics, Nature Publishing Group, 2021, 53, pp.1373-1384. ⟨10.1038/s41588-021-00914-y⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

The bowfin (Amia calva) is a ray-finned fish that possesses a unique suite of ancestral and derived phenotypes, which are key to understanding vertebrate evolution. The phylogenetic position of bowfin as a representative of neopterygian fishes, its archetypical body plan and its unduplicated and slowly evolving genome make bowfin a central species for the genomic exploration of ray-finned fishes. Here we present a chromosome-level genome assembly for bowfin that enables gene-order analyses, settling long-debated neopterygian phylogenetic relationships. We examine chromatin accessibility and gene expression through bowfin development to investigate the evolution of immune, scale, respiratory and fin skeletal systems and identify hundreds of gene-regulatory loci conserved across vertebrates. These resources connect developmental evolution among bony fishes, further highlighting the bowfin’s importance for illuminating vertebrate biology and diversity in the genomic era.<br />Analysis of a chromosome-level bowfin genome assembly sheds light into neopterygian fish evolution. Chromatin accessibility and gene expression profiling provides insight into bowfin embryonic development.

Details

Language :
English
ISSN :
10614036 and 15461718
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Genetics, Nature Genetics, Nature Publishing Group, 2021, ⟨10.1038/s41588-021-00914-y⟩, Nature genetics, vol. 53, no. 9, pp. 1373-1384, Nature Genetics, Nature Publishing Group, 2021, 53, pp.1373-1384. ⟨10.1038/s41588-021-00914-y⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e7497c3506468ffec0c6675434a89fc9
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41588-021-00914-y⟩