Genetic dissection of vertebrate processes in zebrafish: A comparison of uniparental and two-generation screens

Genetic dissection is used to identify important genes in biological processes and is accomplished through the generation and study of mutations in model organisms. In diploid organisms, recessive mutations must be rendered hemizygous or homozygous for the mutant phenotype to be detected. In zebrafish (Danio rerio), this can be accomplished in two ways: (i) crosses between siblings who are potential carriers (in two-generation screens) and (ii) the generation of uniparental progeny. Two-generation screens have been the most productive to date but require substantial resources. However, uniparental screens involving haploids and half-tetrads (products of meiosis I) have also been productive, and require more modest resources. In genetic screens, the fraction of an average genome that is heterozygous (heterozygosity index) is inversely proportional to the likelihood that separate recessive mutations will be homozygous at the same time. Heterozygosity indices for haploid, half-tetrad, and two-generation screens are 0, 66, and 87.5%, respectively. Family sizes required to minimize bias in half-tetrad screens are also calculated. We conclude that gynogenetic half-tetrad screens are genetically robust and technically accessible to the independent researcher. The increasingly powerful genetic and experimental tools available for work with zebrafish can be used to address a broad range of questions in vertebrate biology. La dissection génétique est utilisée pour identifier les gènes importants dans les processus biologiques et elle s'effectue en générant et en étudiant des mutations dans des organismes modèles. Dans les organismes diploïdes, les mutations récessives doivent être hémizygotes ou homozygotes pour que le phénotype mutant soit observé. Chez le poisson-zèbre (Danio rerio), cela peut se faire de deux façons : (i) par des croisements entre frères et soeurs potentiellement porteurs (criblage sur deux générations) et (ii) par la génération d'une progéniture uniparentale. Les criblages sur deux générations ont été les plus productifs jusqu'à maintenant, mais ils nécessitent beaucoup de ressources. Cependant, les criblages d'une progéniture uniparentale comportant des haploïdes et des demi-tétrades (produits de la méiose I) ont également été productifs et ils nécessitent des ressources plus modestes. Dans les criblages génétiques, la fraction d'un génome moyen qui est hétérozygote (taux d'hétérozygotes) est inversement proportionnelle à la probabilité que des mutations récessives soit homozygotes au même moment. Le taux d'hétérozygotes dans les criblages d'haploïdes, de demi-tétrades et sur deux générations est 0, 66 et 87,5%, respectivement. La taille des familles nécessaires pour minimiser les biais dans les criblages de demi-tétrades a également été calculée. Nous concluons que les criblages de demi-tétrades produites par gynogenèse sont puissants au point de vue génétique et peuvent être réalisés par un chercheur indépendant. Les techniques expérimentales et génétiques de plus en plus puissantes chez le poisson-zèbre peuvent être utilisées pour tenter de résoudre une vaste gamme de questions concernant la biologie des vertébrés.