Unlike wild and domestic canaries (Serinus canaria), the domestic urucum breed of canaries exhibits bright red bills and legs. To identify the causative locus, scientists resequenced the genome of urucum canaries and performed a range of analyses to search for genotype-to-phenotype associations across the genome. They identified a nonsynonymous mutation in the gene BCO2 (beta-carotene oxygenase 2, also known as BCDO2), an enzyme involved in the cleavage and breakdown of full-length carotenoids into short apocarotenoids. Protein structural models and in vitro functional assays indicate that the urucum mutation abrogates the carotenoid cleavage activity of BCO2. Consistent with the predicted loss of carotenoid cleavage activity, urucum canaries had increased levels of full-length carotenoid pigments in bill tissue and a significant reduction in levels of carotenoid cleavage products (apocarotenoids) in retinal tissue compared to other breeds of canaries. They hypothesize that carotenoid-based bare-part coloration might be readily gained, modified, or lost through simple switches in the enzymatic activity or regulation of BCO2.
In tegenstelling tot wilde en gedomesticeerde kanaries (Serinus canaria), of een van de drie dozijn soorten vinken in het geslacht Serinus, vertoont het binnenlandse urucum-ras van kanaries rode snavels en poten.
Om te begrijpen hoe de poot- en snavelkleur bij vogels evolueert en om het verantwoordelijke locus te identificeren, hebben wetenschappers het genoom van urucumkanaries onderzocht. Als mogelijk oorzaak hebben ze een mutatie in het gen BCO2 (beta-caroteen oxygenase 2, ook bekend als BCDO2) geïdentificeerd. Dit is een enzym dat betrokken is bij de splitsing en afbraak van carotenoïden van volledige lengte tot korte apocarotenoïden. Testen geven aan dat de urucummutatie de carotenoïde splitsingsactiviteit van BCO2 tenietdoet. Consistent met het voorspelde verlies van carotenoïde splijtactiviteit, hadden urucumkanaries verhoogde niveaus van carotenoïde pigmenten. Ze veronderstellen dat carotenoïde-gebaseerde kleuring gemakkelijk kan worden verkregen, gemodificeerd of verloren kan gaan door eenvoudige schakelaars in de enzymatische activiteit of regulatie van BCO2.
Literature:
Genetic Basis of De Novo Appearance of Carotenoid Ornamentation in Bare-Parts of Canaries
Malgorzata Anna Gazda, Matthew B. Toomey, Pedro M. Araújo, Ricardo J. Lopes, Sandra Afonso, Connie A. Myers, Kyla Serres, Philip D. Kiser, Geoffrey E. Hill, Joseph C. Corbo, Miguel Carneiro
