ΕΞΕΛΙΞΗ ΓΟΝΙΔΙΩΜΑΤΟΣ
γενετική της φύσης
Ένα συγκρότημα γονιδιώματος υψηλής ποιότητας αναδεικνύει τα γονιδιωματικά χαρακτηριστικά της σίκαλης και τα γεωπονικά σημαντικά γονίδια
PacBio |Illumina |Οπτικός χάρτης Bionano |Συγκρότημα γονιδιώματος Hi-C |Γενετικός Χάρτης |Επιλεκτικές σαρώσεις |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-ακολουθ
Η Biomarker Technologies παρείχε τεχνική υποστήριξη για την αλληλουχία Pacbio, την αλληλουχία Hi-C και την ανάλυση δεδομένων σε αυτή τη μελέτη.
Καλύτερες στιγμές
1.Λήφθηκε το πρώτο γονιδίωμα σίκαλης υψηλής ποιότητας σε χρωμοσωμικό επίπεδο, το οποίο έχει μέγεθος μεμονωμένου χρωμοσώματος μεγαλύτερο από 1 Gb.
2. Σε σύγκριση με το γονιδίωμα Tu, Aet και Hv, ένα μοναδικό πρόσφατο LTR-RT παρατηρήθηκε στο γονιδίωμα της σίκαλης, το οποίο ήταν υπεύθυνο για την επέκταση του μεγέθους του γονιδιώματος της σίκαλης.
3. Η απόκλιση μεταξύ σίκαλης και διπλοειδούς σίτου έγινε μετά τον διαχωρισμό του κριθαριού από το σιτάρι, με τους χρόνους απόκλισης για τα δύο γεγονότα να είναι περίπου 9,6 και 15 MYA .
Η φωσφορυλίωση των γονιδίων FT μπορεί να ελέγξει το χαρακτηριστικό πρώιμης κλάσης στη σίκαλη.
4. Η επιλεκτική ανάλυση σάρωσης υποδεικνύει πιθανή συμμετοχή του ScID1 στη ρύθμιση της ημερομηνίας κλάσης και την πιθανή επιλογή του με εξημέρωση στη σίκαλη
Ιστορικό
Ιστορικό
Η σίκαλη είναι μια πολύτιμη τροφή και κτηνοτροφική καλλιέργεια, ένας σημαντικός γενετικός πόρος για τη βελτίωση του σιταριού και του τριτικάλ και ένα απαραίτητο υλικό για αποτελεσματικές συγκριτικές μελέτες γονιδιωματικής στα χόρτα.Η σίκαλη, μια πρώιμη ποικιλία που καλλιεργείται στην Κίνα, είναι εξαιρετική λόγω της αντοχής της ευρέως φάσματος τόσο στο ωίδιο όσο και στη σκουριά.Για να κατανοήσουμε τη γενετική και μοριακή βάση των ελίτ χαρακτηριστικών της σίκαλης και να προωθήσουμε τις γονιδιωματικές και αναπαραγωγικές μελέτες στη σίκαλη και τις σχετικές καλλιέργειες, ακολουθήσαμε και αναλύσαμε το γονιδίωμα της σίκαλης Weining.
Επιτεύγματα
Γονιδίωμα σίκαλης
Το γονιδίωμα της σίκαλης κατασκευάστηκε με χτένισμα αναγνώσεων PacBio SMRT, σύντομης ανάγνωσης αλληλουχίας Illumina, καθώς και εκείνων από τη σύλληψη της διαμόρφωσης της χρωματίνης (Hi-C), τη γενετική χαρτογράφηση και την ανάλυση BioNano.Τα συναρμολογημένα contigs (7,74 Gb) αντιπροσώπευαν το 98,47% του εκτιμώμενου μεγέθους γονιδιώματος (7,86 Gb), με το 93,67% των contigs (7,25 Gb) να αποδίδονται σε επτά χρωμοσώματα.Τα επαναλαμβανόμενα στοιχεία αποτελούσαν το 90,31% του συναρμολογημένου γονιδιώματος.
Γονιδίωμα σίκαλης
Χάρτης γενετικής σύνδεσης (WJ) που αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας 295 φυτά F2 που προέρχονται από τη διασταύρωση δύο τοπικών φυλών σίκαλης (Weining × Jingzhou)
Χάρτης επαφής Hi-C των επτά συναρμολογημένων χρωμοσωμάτων σίκαλης Weining (1R – 7R)
Η ευθυγράμμιση μεταξύ των επτά συναρμολογημένων χρωμοσωμάτων της Weining σίκαλης και των επτά ομάδων σύνδεσης σίκαλης αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας πληθυσμό Lo7 x Lo255 RIL
Η τιμή του δείκτη συναρμολόγησης LTR (LAI) του γονιδιώματος της σίκαλης βρέθηκε να είναι 18,42 και εντοπίστηκαν 1.393 (96,74%) από τα 1.440 εξαιρετικά διατηρημένα γονίδια BUSCO. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η αλληλουχία γονιδιώματος της σίκαλης Weining είναι υψηλής ποιότητας και στα δύο διαγονιδιακά και γενετικές περιοχές.Προβλέφθηκαν συνολικά 86.991 γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων 45.596 γονιδίων υψηλής εμπιστοσύνης (HC) και 41.395 γονιδίων χαμηλής εμπιστοσύνης (LC).
2. Ανάλυση ΤΕ
Ανάλυση ΤΕ.Συνολικά 6,99 Gb, που αντιπροσωπεύουν το 90,31% της συναρμολόγησης Weining, σχολιάστηκαν ως TE, τα οποία περιλάμβαναν 2.671.941 στοιχεία που ανήκαν σε 537 οικογένειες.Αυτή η περιεκτικότητα σε ΤΕ ήταν σαφώς υψηλότερη από αυτή που αναφέρθηκε προηγουμένως για τα Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) ή Hv (80,80%).Τα μακρά τερματικά επαναλαμβανόμενα ρετροτρανσποζόνια (LTR-RTs), συμπεριλαμβανομένων των Gypsy, Copia και μη ταξινομημένων στοιχείων RT, ήταν τα κυρίαρχα ΤΕ και 1 κατέλαβαν το 84,49% του σχολιασμένου περιεχομένου ΤΕ και το 76,29 % του συναρμολογημένου γονιδιώματος Weining.Τα τρανσποζόνια CACTA DNA ήταν τα δεύτερα σε αφθονία ΤΕ, αποτελώντας το 11,68% του σχολιασμένου περιεχομένου ΤΕ και το 10,55% του συναρμολογημένου γονιδιώματος Weining.
Ανάλυση στοιχείων τρανσποζονίου σίκαλης
Η σίκαλη που εξουδετερώνει είχε ένα συγκριτικά υψηλό ποσοστό πρόσφατων εισαγωγών LTR-RTs με την αιχμή της ενίσχυσης εμφανίστηκε πριν από περίπου 0,5 εκατομμύρια χρόνια (MYA), η οποία ήταν η πιο πρόσφατη μεταξύ των τεσσάρων ειδών.η άλλη κορυφή, εμφανίστηκε περίπου 1,7 MYA, ήταν μεγαλύτερη και παρατηρήθηκε επίσης στο κριθάρι.Σε επίπεδο υπεροικογένειας, βρέθηκαν πολύ πρόσφατες εκρήξεις στοιχείων Copia στη σίκαλη Weining σε 0,3 MYA, ενώ οι ενισχύσεις των Gypsy RT διαμόρφωσαν κυρίαρχα το δίτροπο μοτίβο κατανομής της δυναμικής έκρηξης LTR-RT.
3. Διερεύνηση της εξέλιξης του γονιδιώματος της σίκαλης και των συνθετικών χρωμοσωμάτων
Η απόκλιση μεταξύ σίκαλης και διπλοειδούς σίτου έλαβε χώρα μετά τον διαχωρισμό του κριθαριού από το σιτάρι, με τους χρόνους απόκλισης για τα δύο γεγονότα να είναι περίπου 9,6 και 15 MYA, αντίστοιχα.Τα 1R, 2R, 3R ήταν εξ ολοκλήρου συγγραμμικά με τις ομάδες 1, 2 και 3 χρωμοσωμάτων σίτου, αντίστοιχα.Τα 4R, 5R, 6R, 7R βρέθηκαν ότι υπάρχουν συγχωνεύσεις και τμήματα μεγάλης κλίμακας.
4. Ανάλυση διπλασιασμών γονιδίων και επίδρασή τους στα γονίδια βιοσύνθεσης αμύλου
Σημειωτέον, οι αριθμοί των διαδοχικά διπλών γονιδίων (TDGs) και των εγγύς διπλών γονιδίων (PDGs) της σίκαλης Weining ήταν και οι δύο υψηλότεροι από εκείνους που βρέθηκαν για Tu, Aet, Hv, Bd και Os.Τα μεταφερθέντα διπλά γονίδια (TrDGs) ήταν επίσης περισσότερα από αυτά που βρέθηκαν ειδικά για τα Tu και Aet.Η επέκταση του γονιδιώματος της σίκαλης συνοδεύεται από υψηλότερους αριθμούς διπλασιασμού γονιδίων.Οι αυξημένες εκρήξεις ΤΕ στη σίκαλη μπορεί να οδήγησαν σε αυξημένο αριθμό TrDG.
Αναλύσεις εξελικτικής και σύνθεσης χρωμοσωμάτων του γονιδιώματος της σίκαλης
Ανάλυση διπλασιασμού των γονιδίων της σίκαλης και η επίδρασή τους στις ποικιλίες των γονιδίων που σχετίζονται με τη βιοσύνθεση αμύλου (SBRGs)
5. Ανατομή των γονιδιακών θέσεων αποθήκευσης πρωτεΐνης σπόρων σίκαλης (SSP).
Τέσσερις χρωμοσωμικοί τόποι (Sec-1 έως Sec-4) που προσδιορίζουν SSPs σίκαλης έχουν ταυτοποιηθεί στο 1R ή το 2R.Τα γονίδια α-γλιαδίνης αναπτύχθηκαν μόλις πρόσφατα στο σιτάρι και σε στενά συγγενικά είδη μετά την απόκλιση του σίτου από τη σίκαλη.
6. Εξέταση μεταγραφικού παράγοντα (TF) και γονιδίων αντοχής σε ασθένειες
Ανάλυση θέσεων σεκαλίνης σίκαλης
Η σίκαλη είχε περισσότερα πολυάριθμα γονίδια που σχετίζονται με αντίσταση στη νόσο (DRA) (1.989, Συμπληρωματικά Δεδομένα 3) από τα Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575) και το A (1.836). ), Β (1.728) και D (1.888) υπογονιδιώματα μαλακού σίτου.
7. Διερεύνηση των χαρακτηριστικών γονιδιακής έκφρασης που σχετίζονται με το χαρακτηριστικό πρώιμης κεφαλής
Δύο γονίδια FT με σχετικά υψηλή έκφραση υπό συνθήκες μεγάλης ημέρας, τα ScFT1 και ScFT2, σχολιάστηκαν στη συναρμολόγηση γονιδιώματος Weining.Δύο υπολείμματα αμινοξέων φωσφορυλίωσης ScFT2 (S76 και T132) βρέθηκαν σε σχέση με μείωση του χρόνου ελέγχου
Χαρακτηριστικά ανάπτυξης και γονιδιακής έκφρασης που σχετίζονται με το πρώιμο χαρακτηριστικό της σίκαλης Weining
8. Εξόρυξη χρωμοσωμικών περιοχών και τόπων που πιθανώς εμπλέκονται στην εξημέρωση της σίκαλης
Συνολικά 123.647 SNP χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή επιλεκτικής ανάλυσης σάρωσης μεταξύ καλλιεργούμενης σίκαλης και S. vavilovii.11 επιλεκτικά σήματα σάρωσης που προσδιορίζονται με δείκτη μείωσης (DRI), δείκτη σταθεροποίησης (FST) και μέθοδο XP-CLR.Το ScID1 βρέθηκε πιθανή συμμετοχή στη ρύθμιση της ημερομηνίας επικεφαλίδας.
Προσδιορισμός και ανάλυση χρωμοσωμικών περιοχών και τόπων που πιθανώς σχετίζονται με την εξημέρωση της σίκαλης
Αναφορά
Li GW et al.Ένα συγκρότημα γονιδιώματος υψηλής ποιότητας αναδεικνύει τα γονιδιωματικά χαρακτηριστικά της σίκαλης και τα γεωπονικά σημαντικά γονίδια.Nature Genetics (2021)
Νέα και Στιγμιότυπα στοχεύει στο να μοιράζεται τις πιο πρόσφατες επιτυχημένες περιπτώσεις με τη Biomarker Technologies, αποτυπώνοντας νέα επιστημονικά επιτεύγματα καθώς και εξέχουσες τεχνικές που εφαρμόστηκαν κατά τη διάρκεια της μελέτης.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-05-2022