Adaptation to abiotic stress in the oyster Crassostrea angulata relays on genetic polymorphisms.

Abstract

Aquí describimos la resecuenciación completa del genoma de la ostra portuguesa Crassostrea angulata, una ostra ahuecada comestible de gran importancia comercial con un importante papel como biosensor de la contaminación de las aguas costeras. Secuenciamos el genoma de C. angulata con una cobertura de 29,3 veces utilizando el sistema ABI SOLID. Las comparaciones de las secuencias con el ensamblaje de referencia de la ostra del Pacífico (Crassostrea gigas) arrojaron 129 millones de SNP, 151.620 de los cuales se ubicaron en 20.908 genes de la base de datos de C. gigas. El análisis de los términos de ontología genética (GO) asociados con regiones genéticas que contienen SNP reveló que los términos GO significativos que mostraban diferencias entre las dos especies de ostras estaban relacionados con actividades de respuesta al estrés causado tanto por el secado como por la contaminación por metales. En el dominio del proceso biológico, los términos GO transporte de iones, fosforilación y procesos de proteólisis, entre otros, mostraron muchos genes polimórficos en C. angulata. Estos procesos están relacionados con la lucha contra el estrés genotóxico e hipoosmótico en la ostra. Es de destacar que más de 200 genes polimórficos se asociaron con procesos de reparación del ADN. Estos resultados revelan que la mayoría de los polimorfismos genéticos observados en C. angulata están asociados con procesos relacionados con la adaptación del genoma al estrés abiótico en regiones estuarinas y respaldan que los polimorfismos genéticos pueden ser la base de la capacidad observada de C. angulata para retener la extraordinariamente alta concentraciones de metales pesados tóxicos. Nuestros resultados también proporcionan el marco para futuras investigaciones para establecer las bases moleculares de la variación fenotípica de los rasgos adaptativos y deberían contribuir a la gestión de los recursos genéticos de la especie.

Here we describe the whole genome re-sequencing of the Portuguese oyster Crassostrea angulata, an edible cupped oyster of major commercial importance with an important role as biosensor of coastal water pollution. We sequenced the genome of the C. angulata to 29.3-fold coverage using ABI SOLID system. Comparisons of the sequences with the reference assembly of the Pacific oyster (Crassostrea gigas), yielded 129 million SNPs, 151,620 from which were located in 20,908 genes from the C. gigas database. The analysis of Gene Ontology (GO) terms associated with gene regions containing SNPs, revealed that significant GO terms showing differences between the two oyster species, were related to activities of response to stress caused both by drying and by metal contamination. In the Biological Process domain, the GO terms ion transport, phosphorylation and proteolysis processes, among others, showed many polymorphic genes in C. angulata. These processes are related to combating genotoxic and hypo-osmotic stress in the oyster. It is noteworthy that more than 200 polymorphic genes were associated with DNA repair processes. These results reveal that most of the gene polymorphisms observed in C. angulata are associated with processes related to genome adaptation to abiotic stress in estuarine regions and support that genetic polymorphisms may be the base to the observed ability of C. angulata to retain the phenomenally high concentrations of toxic heavy metals. Our results also provide the framework for future investigations to establish the molecular basis of phenotypic variation of adaptive traits and should contribute to the management of the species' genetic resources.