Draft genome sequence of Novocrania anomala (Brachiopoda, Craniiformea) reveals a recent event of whole genome duplication

Abstract

The phylum Brachiopoda, also known as lamp shells, is a bilaterally symmetrical, lophotrochozoan group that superficially resembles bivalve mollusks. Due to their extensively well-preserved fossil records first appeared dating back to early Cambrian Period, this phylum (that comprise three major groups: subphyla Linguliformea, Rhynchonellformea, and Craniformea) has been a popular subject in paleobiology and evolutionary biology. A recently decoded lingulid genome (Lingula anatina) had shed some light on the unique evolutionary history of brachiopods (e.g., biomineralization, Hox domains, etc.), but genomic representation from one of the three brachiopod subphyla which have different shell component and structure in earlier study is far from being complete to fully understand evolutionary diversification of their biomineralization, and ecological and developmental biology. Here we present a newly sequenced draft genome from one of the three brachiopod clades, the hingeless craniiformean brachiopod, Novocrarnia anomala. The assembled draft genome (1.8 Gb in estimated size) is highly repetitive with 69,050 annotated genes, more than double in the gene numbers of L. anatica, housing two duplicated copies of Hox gene sets in split clusters. Results from selection and microsynteny analyses is consistent with N. anomala genome has experienced a recent origin of the whole genome duplication (WGD). This newly annotated N. anomala draft genome will provide further insight into the evolution of biomineralization and genome-scale mechanisms causing the WGD event in animal genomes.;완족동물문은 캄브리아기로부터 보존된 형태학적 특징으로 인해 “살아있는 화석”으로 불리며 고생물학과 진화생물학의 연구 대상이 되어 온 바 있다. 최근 해독된 Lingula 유전체가 완족동물문의 진화적 역사를 일부 밝히는 데 기여하였으나, Lingula 유전체의 특수성 때문에 완족동물문의 진화에 대한 전반적인 이해를 위하여는 다른 아문들로부터의 유전적 정보가 요구되었다. 본 연구에서는 이러한 정보를 제공하기 위하여 Craniiformea에 속하는 완족동물 Novocrania anomala의 전장유전체 분석을 수행하였다. 1.8 Gb의 N. anomala 유전체에서는 총 69,050개의 유전자가 예측되었으며, 2개로 불균형하게 나뉘어진 형태의 Hox gene cluster가 두 copy 발견되었다. 더불어, 선택진화 및 microsynteny 분석을 수행하여 whole genome duplication (WGD)이 해당 종의 진화적 역사에서 비교적 최근 일어났음을 밝혀내었다. 본 연구에서 최초로 해독한 N. anomala 전장유전체 데이터는 향후 완족동물문의 진화적 역사에 대한 연구는 물론, 아직까지 충분한 유전체 데이터가 확보되지 않아 더 많은 연구가 요구되는 촉수담륜동물 집단에 대한 연구에도 기여할 수 있을 것으로 보인다.