התפתחות הגנום
גנטיקה של הטבע
מכלול גנום איכותי מדגיש מאפיינים גנומיים של שיפון וגנים חשובים מבחינה אגרונומית
PacBio |אילומינה |מפה אופטית ביונונו |אספת גנום Hi-C |מפה גנטית |סריקות סלקטיביות |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies סיפקה תמיכה טכנית ברצף Pacbio, רצף Hi-C וניתוח נתונים במחקר זה.
עיקרי הדברים
1. הושג גנום השיפון האיכותי הראשון ברמה כרומוזומלית, שיש לו גודל כרומוזום בודד הגדול מ-1 Gb.
2.בהשוואה לגנום Tu, Aet ו-Hv, אירועי LTR-RT ייחודיים נצפו בגנום שיפון, שהיה אחראי להרחבת גודל הגנום של השיפון.
3.ההתבדרות בין שיפון לחיטה דיפלואידית התרחשה לאחר הפרדת שעורה מחיטה, כאשר זמני ההתבדלות בשני האירועים היו כ-9.6 ו-15 MYA.
זרחון של גנים FT עשוי לשלוט בתכונת הכותרת המוקדמת בשיפון.
4. ניתוח סריקה סלקטיבי מצביע על מעורבות אפשרית של ScID1 בוויסות תאריך הכותרת ובחירתו הסביר על ידי ביות בשיפון
רקע כללי
רקע כללי
שיפון הוא גידול מזון וגידול מספוא יקר ערך, משאב גנטי חשוב להשבחת חיטה וטריטיקלה, וחומר הכרחי למחקרי גנומיקה השוואתיים יעילים בעשבים.שיפון ויינינג, זן פריחה מוקדמת שתורבת בסין, יוצא מן הכלל בשל עמידותו בספקטרום רחב הן לטחב אבקתי והן לחלודה פסים.כדי להבין את הבסיס הגנטי והמולקולרי של תכונות עילית שיפון וכדי לקדם את המחקרים הגנומיים והתרבותיים בשיפון וגידולים נלווים, רצפנו כאן וניתחנו את הגנום של שיפון ווינינג.
הישגים
גנום שיפון
גנום השיפון נבנה על ידי סירוק קריאות PacBio SMRT, רצף Illumina בקריאה קצרה, כמו גם אלה מלכידת קונפורמציה של כרומטין (Hi-C), מיפוי גנטי וניתוח BioNano.הקונטיגים המורכבים (7.74 Gb) היוו 98.47% מגודל הגנום המשוער (7.86 Gb), כאשר 93.67% מהקונטיגים (7.25 Gb) הוקצו לשבעה כרומוזומים.אלמנטים חוזרים היוו 90.31% מהגנום המורכב.
גנום שיפון
מפת הצמדה גנטית (WJ) פותחה באמצעות 295 צמחי F2 שמקורם בהצלבה של שני גזעי שיפון (Weining × Jingzhou)
מפת מגע Hi-C של שבעת כרומוזומי שיפון וויינג המורכבים (1R - 7R)
יישור בין שבעת הכרומוזומים המורכבים של שיפון ויינינג לבין שבע קבוצות ההצמדה השיפון שפותחו באמצעות אוכלוסיית Lo7 x Lo255 RIL
ערך ה-LTR Assembly Index (LAI) של גנום השיפון נמצא כ-18.42 ו-1,393 (96.74%) מתוך 1,440 גנים BUSCO שמורים מאוד זוהו. תוצאות אלו מצביעות על כך שרצף הגנום של שיפון ווינינג הוא באיכות גבוהה בשני הגנים הבין-גנים. ואזורים גנים.סה"כ חזו 86,991 גנים מקודדי חלבון, כולל 45,596 גנים בעלי ביטחון גבוה (HC) ו-41,395 גנים בעלי ביטחון נמוך (LC) גנים.
2. ניתוח TEs
ניתוח של TEs.סך של 6.99 ג'יגה-בייט, המהווים 90.31% מהרכבי ווינינג, צוינו כ-TEs, שכללו 2,671,941 אלמנטים השייכים ל-537 משפחות.תוכן TE זה היה גבוה בבירור מזה שדווח בעבר עבור Ta (84.70%), Tu (81.42%), Aet (84.40%), WEW (82.20%) או Hv (80.80%).הרטרוטרנספוזונים הארוכים החוזרים (LTR-RTs), כולל Gypsy, Copia ואלמנטים RT לא מסווגים, היו ה-TEs הדומיננטיים, ו-1 תפסו 84.49% מתכולת ה-TE המוערת ו-76.29% מהגנום המורכב של Weining;טרנספוזונים של CACTA DNA היו ה-TEs השני בשכיחותו, שהיוו 11.68% מתכולת ה-TE המוערת ו-10.55% מהגנום המורכב של Weining.
ניתוח של אלמנטים טרנספוזונים של שיפון
לשיפון ויינינג היה שיעור גבוה יחסית של הוספות אחרונות של LTR-RTs עם שיא ההגברה הופיע לפני כ-0.5 מיליון שנה (MYA), שהיה האחרון מבין ארבעת המינים;השיא השני, התרחש בערך 1.7 MYA, היה מבוגר יותר ונראה גם בשעורה.ברמת המשפחה העל, נמצאו התפרצויות עדכניות מאוד של רכיבי Copia בשיפון וויינג ב-0.3 MYA, בעוד שההגברות של Gypsy RTs עיצבו באופן דומיננטי את דפוס ההפצה הבי-מודאלי של דינמיקת התפרצות LTR-RT.
3. חקירה של אבולוציה של גנום שיפון וסינטניות כרומוזומים
ההתבדלות בין חיטה שיפון ודיפלואיד התרחשה לאחר הפרדת שעורה מחיטה, כאשר זמני ההתבדלות בשני האירועים היו כ-9.6 ו-15 MYA, בהתאמה.1R, 2R, 3R היו לגמרי קולינאריים עם קבוצות 1, 2 ו-3 כרומוזומים של חיטה, בהתאמה.נמצאו 4R, 5R, 6R, 7R שקיימים היתוכים ומקטעים בקנה מידה גדול.
4. ניתוח כפילות גנים והשפעתם על גנים ביוסינתזה של עמילן
יש לציין שמספר הגנים המשוכפלים בטנדם (TDGs) והגנים המשוכפלים פרוקסימלית (PDGs) של שיפון וויינג היו שניהם גבוהים מאלה שנמצאו עבור Tu, Aet, Hv, Bd ו-Os.גם גנים משוכפלים שהועברו (TrDGs) היו רבים יותר מאלה שנמצאו ספציפית עבור Tu ו-Aet.הרחבת גנום השיפון מלווה במספרים גבוהים יותר של כפילויות גנים.ייתכן שהתפרצויות TE המוגברות בשיפון הובילו למספר מוגבר של TrDGs.
ניתוחים אבולוציוניים וכרומוזומים של גנום שיפון
ניתוח של כפילויות של גנים של שיפון והשפעתם על מגוון הגנים הקשורים לביוסינתזה של עמילן (SBRG)
5. דיסקציה של לוקוסים של גנים לאחסון זרעי שיפון (SSP).
ארבעה לוקוסים כרומוזומליים (Sec-1 עד Sec-4) המציינים SSPs של שיפון זוהו ב-1R או 2R.גנים של α-gliadin התפתחו רק לאחרונה בחיטה ובמינים קרובים לאחר ההתבדלות של חיטה משיפון.
6. בדיקת גנים של גורם שעתוק (TF) ועמידות למחלות
ניתוח לוקוסים של סקאלין שיפון
לשיפון וויינג היו יותר גנים הקשורים למחלות עמידות (DRA) (1,989, נתונים משלימים 3) מאשר Tu (1,621), Aet (1,758), Hv (1,508), Bd (1,178), Os (1,575) וה-A (1,836) ), B (1,728) ו-D (1,888) תת-גנומים של חיטה רגילה.
7. חקירה של מאפייני ביטוי גנים הקשורים לתכונה מוקדמת
שני גנים FT עם ביטוי גבוה יחסית בתנאי יום ארוך, ScFT1 ו-ScFT2, צוינו בהרכבת הגנום של ויינינג.נמצא קשר בין שתי שרידי חומצות אמינו של זרחון ScFT2 (S76 ו-T132) עם בקרת זמן הפחתת
מאפיינים התפתחותיים וביטוי גנים הקשורים לתכונת הכותרת המוקדמת של שיפון וויינג
8. כרייה של אזורים כרומוזומליים ולוקוסים שעלולים להיות מעורבים בביות שיפון
סה"כ 123,647 SNPs שימשו לביצוע ניתוח סוויפ סלף בין שיפון מתורבת לבין S. vavilovii.11 אותות סוויפ סלקטיביים שזוהו על ידי אינדקס הפחתת (DRI), אינדקס קיבוע (FST) ושיטת XP-CLR.נמצאה מעורבות אפשרית של ScID1 בהסדרת תאריך היציאה.
זיהוי וניתוח של אזורים ולוקוסים כרומוזומליים הקשורים בפוטנציה לביות שיפון
התייחסות
Li GW et al.מכלול גנום איכותי מדגיש מאפיינים גנומיים של שיפון וגנים חשובים מבחינה אגרונומית.גנטיקה של הטבע (2021)
חדשות ודגשים שואפת לחלוק את המקרים המוצלחים האחרונים עם Biomarker Technologies, ללכוד הישגים מדעיים חדשים כמו גם טכניקות בולטות שיושמו במהלך המחקר.
זמן פרסום: ינואר-05-2022