GWAS
Titolo: Il risequenziamento dell'intero genoma rivela l'origine della Brassica napus e i loci genetici coinvolti nel suo miglioramento
Rivista: Comunicazioni sulla natura
NGS |WGS |Risequenziamento |GWAS |Trascrittoma |RNAseq |Brassica napus |Evoluzione |Addomesticamento
In questo studio, Biomarker Technologies ha fornito servizi sul sequenziamento NGS, nonché supporto tecnico sull'analisi bioinformatica sui dati di sequenziamento.
Sfondo
Brassica napus(colza) è un'importante coltura di semi oleosi e un eccellente modello per studiare i processi di speciazione, evoluzione e selezione poliploide.Tuttavia, non è ancora noto se le specie selvatiche o i donatori domestici fossero progenitori dei genitori e i geni che hanno contribuito alla domesticazione e al miglioramento della colza.
Materiali e metodi
Materiali:588B. napusin questo studio sono state coinvolte le adesioni, di cui 466 dall'Asia, 102 dall'Europa, 13 dal Nord America e 7 dall'Australia.Sulla base delle registrazioni delle abitudini di crescita, questi materiali sono stati divisi in tre ecotipi;primavera (86 adesioni), inverno (74 adesioni) e semi-invernale (428 adesioni).
Sequenziamento:In media ca.5× (compreso tra 3,37× e 7,71×)
Piattaforma di sequenziamento:Illumina Hiseq 4000
Produzione dei dati:4,03 Tb di dati puliti
Chiamata SNP:BWA+GATK.Sono stati ottenuti 5.294.158 SNP e 1.307.151 InDel.
Risultati
Origine di B. napus
B. napusUn sottogenoma si è evoluto dall'antenato della rapa europea.Un evento di flusso genico dalla rapa europea alla rapa europeaB.napus Un sottogenoma si è verificato circa 106-1170 anni fa.B. napusIl sottogenoma C potrebbe essersi evoluto dall'antenato comune di questi lignaggi.L'antenato diB. napusdiviso dall'antenato comune di quattro sottospecie di B. oleracea, con un recente flusso geneticoB. napus~ 108–898 anni fa.B. napusIl sottogenoma C ha un'origine più complessa del sottogenoma A.Durante il processo si è sviluppato un forte collo di bottiglia in entrambi i sottogenomiB. napusEvoluzione.L'inverno e il semi-invernoB. napusgli ecotipi divergevano circa 60 anni fa, mentre l'inverno e la primaveraB. napusdivergevano circa 416 anni fa, e semi oleosi e semi non oleosiB. napusdivergevano circa 277 anni fa.
Fig. 2 Struttura della popolazione di 588 accessioni di B. napus e 199 accessioni di B. rapa.
Fig. 3 Struttura della popolazione di 588 accessioni di B. napus e 119 accessioni di B. oleracea
Segnali di selezione e studi di associazione sull'intero genoma.
Durante la prima fase di miglioramento (FSI), è stata persa una maggiore diversità genetica nel sottogenoma C di B. napus rispetto al sottogenoma A.Durante il FSI si è verificata una minore differenziazione genetica rispetto al secondo stadio di miglioramento (SSI).I geni nelle regioni del segnale di selezione SSI sono stati arricchiti in termini di tolleranza allo stress, sviluppo e vie metaboliche.Sono stati identificati 60 loci associati in modo significativo a 10 tratti target, di cui 5 relativi alla resa dei semi, 3 alla lunghezza della siliqua, 4 al contenuto di olio e 48 alla qualità dei semi.
Fig. 4 Scansione dell'intero genoma e annotazioni di regioni selezionate durante l'SSI di B. napus
Analisi del trascrittoma
I dati RNAseq di 11 tessuti di una cultivar ad alto contenuto di olio e doppio basso e di una cultivar a basso contenuto di olio e doppio alto hanno identificato geni correlati al processo biosintetico del glucosinolato erano significativamente sovrarappresentati.
Fig. 5 Panoramica della regolazione del periodo di fioritura nell'ambito della selezione del miglioramento dell'ecotipo di B. napus
Discussione
Questo studio ha fornito una risorsa preziosa per comprendere l'origine e la storia dei miglioramenti diB. napuse faciliterà la dissezione delle basi genetiche di importanti tratti del complesso agronomico.I significativi SNP associati a varianti favorevoli, segnali di selezione e geni candidati contribuiranno ampiamente in futuro, in particolare nel migliorare la resa, la qualità dei semi, il contenuto di olio e l’adattabilità di questa recente coltura allopoliploide e dei suoi parenti.
Riferimento
Il risequenziamento dell'intero genoma rivela l'origine di Brassica napus e i loci genetici coinvolti nel suo miglioramento[J].Comunicazioni sulla natura, 2019, 10(1).
Novità e punti salienti mira a condividere gli ultimi casi di successo con Biomarker Technologies, catturando nuovi risultati scientifici e tecniche importanti applicate durante lo studio.
Orario di pubblicazione: 05-gennaio-2022