고품질 게놈 어셈블리는 호밀 게놈 특성과 농업학적으로 중요한 유전자를 강조합니다.

게놈 진화

자연 유전학

고품질 게놈 어셈블리는 호밀 게놈 특성과 농업학적으로 중요한 유전자를 강조합니다.

Biomarker Technologies는 본 연구에서 Pacbio 시퀀싱, Hi-C 시퀀싱 및 데이터 분석에 대한 기술 지원을 제공했습니다.

하이라이트

1. 단일 염색체 크기가 1Gb보다 큰 최초의 염색체 수준 고품질 호밀 게놈을 획득했습니다.

2. Tu, Aet 및 Hv 게놈과 비교하여, 호밀 게놈 크기의 확장을 담당하는 Rye 게놈에서 독특한 최근 LTR-RT 이벤트가 관찰되었습니다.

3. 호밀밀과 이배체 밀 사이의 분기는 밀에서 보리를 분리한 후에 발생했으며, 두 사건의 분기 시간은 약 9.6MYA와 15MYA였습니다.
FT 유전자 인산화는 호밀의 초기 표제 특성을 조절할 수 있습니다.

4. 선택적 스윕 분석은 표제 날짜 규정에 ScID1이 관여할 가능성과 호밀의 가축화에 의한 선택 가능성을 나타냅니다.
배경

배경

호밀은 귀중한 식량 및 마초 작물이며, 밀 및 라이밀 개선을 위한 중요한 유전자 자원이며, 목초에 대한 효율적인 비교 유전체학 연구에 없어서는 안될 재료입니다.중국에서 재배되는 조기 개화 품종인 위닝 호밀은 흰가루병과 줄무늬 녹병에 대한 광범위한 저항성 때문에 탁월합니다.호밀 엘리트 특성의 유전적, 분자적 기초를 이해하고 호밀 및 관련 작물의 게놈 및 육종 연구를 촉진하기 위해 우리는 Weining 호밀의 게놈 서열을 분석하고 분석했습니다.

업적

호밀 게놈

Rye 게놈은 PacBio SMRT 판독, 짧은 판독 Illumina 시퀀싱은 물론 염색질 구조 캡처(Hi-C), 유전자 매핑 및 BioNano 분석을 결합하여 구성되었습니다.조립된 콘티그(7.74Gb)는 추정 게놈 크기(7.86Gb)의 98.47%를 차지했으며, 콘티그(7.25Gb)의 93.67%가 7개 염색체에 할당되었습니다.반복적인 요소는 조립된 게놈의 90.31%를 구성했습니다.

호밀 게놈

두 호밀 재래종(Weining × Jingzhou)의 교배에서 파생된 295개의 F2 식물을 사용하여 개발된 유전적 연관 지도(WJ)

7개의 조립된 Weining 호밀 염색체(1R – 7R)의 Hi-C 접촉 지도

Weining 호밀의 조립된 7개 염색체와 Lo7 x Lo255 RIL 개체군을 사용하여 개발된 7개 호밀 연결 그룹 간의 정렬

호밀 게놈의 LTR 어셈블리 지수(LAI) 값은 18.42인 것으로 확인되었으며, 고도로 보존된 1,440개의 BUSCO 유전자 중 1,393(96.74%)이 확인되었습니다. 이러한 결과는 Weining 호밀 게놈 서열이 두 유전자 간 모두에서 고품질임을 시사합니다. 및 유전자 영역.45,596개의 고신뢰도(HC) 유전자와 41,395개의 저신뢰도 유전자(LC) 유전자를 포함하여 총 86,991개의 단백질 코딩 유전자가 예측되었습니다.

2. TE 분석

TE 분석.Weining 어셈블리의 90.31%를 나타내는 총 6.99Gb가 537개 제품군에 속하는 2,671,941개 요소를 포함하는 TE로 주석 처리되었습니다.이 TE 함량은 Ta(84.70%), Tu(81.42%), Aet(84.40%), WEW(82.20%) 또는 Hv(80.80%)에 대해 이전에 보고된 것보다 확실히 더 높았습니다.Gypsy, Copia 및 분류되지 않은 RT 요소를 포함한 긴 말단 반복 레트로트랜스포존(LTR-RT)이 지배적인 TE였으며 주석이 달린 TE 콘텐츠의 84.49%와 조립된 Weining 게놈의 76.29%를 차지했습니다.CACTA DNA 트랜스포손은 주석이 달린 TE 함량의 11.68%와 조립된 Weining 게놈의 10.55%를 구성하는 두 번째로 풍부한 TE였습니다.

호밀의 트랜스포존 성분 분석

Weining 호밀은 최근 LTR-RT 삽입 비율이 비교적 높았으며 증폭의 정점은 약 50만년 전(MYA)에 나타났으며 이는 4종 중 가장 최근이었습니다.다른 피크는 약 1.7MYA에 발생했으며 더 오래되었으며 보리에서도 나타났습니다.슈퍼패밀리 수준에서 0.3 MYA의 Weining 호밀에서 매우 최근의 Copia 요소 폭발이 발견된 반면, 집시 RT의 증폭은 LTR-RT 버스트 역학의 이중 모드 분포 패턴을 지배적으로 형성했습니다.

3. 호밀 게놈 진화 및 염색체 신테니에 대한 조사

호밀밀과 이배체 밀 사이의 분기는 밀에서 보리를 분리한 후에 발생했으며, 두 사건의 분기 시간은 각각 약 9.6MYA와 15MYA였습니다.1R, 2R, 3R은 각각 밀의 그룹 1, 2, 3 염색체와 완전히 동일선상에 있습니다.4R, 5R, 6R, 7R은 대규모 융합 및 세그먼트가 존재하는 것으로 나타났습니다.

4. 유전자 중복 분석 및 전분 생합성 유전자에 미치는 영향 분석

특히, Weining 호밀의 직렬 복제 유전자(TDG)와 근위 복제 유전자(PDG)의 수는 모두 Tu, Aet, Hv, Bd 및 Os에서 발견된 것보다 높았습니다.또한, Tu 및 Aet에서 특이적으로 발견된 것보다 전치된 중복 유전자(TrDG)가 더 많았습니다.호밀 게놈 확장은 더 많은 수의 유전자 중복을 동반합니다.호밀의 TE 폭발 증가로 인해 TrDG 수가 증가했을 수 있습니다.

호밀 게놈의 진화 및 염색체 신테니 분석

호밀 유전자 중복 분석 및 이것이 전분 생합성 관련 유전자(SBRG)의 다양성에 미치는 영향

5. 호밀 종자 저장 단백질(SSP) 유전자 좌위의 해부

호밀 SSP를 지정하는 4개의 염색체 유전자좌(Sec-1 ~ Sec-4)가 1R 또는 2R에서 확인되었습니다.α-글리아딘 유전자는 호밀에서 밀이 분기된 후 밀 및 밀접하게 관련된 종에서 최근에야 진화되었습니다.

6. 전사인자(TF) 및 질병저항성 유전자 조사

호밀 세칼린 유전자좌 분석

Weining 호밀은 Tu(1,621), Aet(1,758), Hv(1,508), Bd(1,178), Os(1,575) 및 A(1,836)보다 질병 저항성 관련(DRA) 유전자(1,989, 보충 데이터 3)가 더 많았습니다. ), B(1,728) 및 D(1,888) 일반 밀의 하위 게놈.

7. 초기 표제 특성과 관련된 유전자 발현 특징 조사

장일 조건에서 상대적으로 높은 발현을 보이는 두 개의 FT 유전자인 ScFT1 및 ScFT2가 Weining 게놈 어셈블리에 주석으로 추가되었습니다.ScFT2(S76 및 T132) 인산화의 두 아미노산 잔기가 시간 조절 저하와의 관계를 발견했습니다.

Weining 호밀의 초기 표제 특성과 관련된 발달 및 유전자 발현 특징

8. 호밀 재배에 잠재적으로 관여하는 염색체 영역 및 유전자좌의 채굴

총 123,647개의 SNP를 사용하여 재배된 호밀과 S. vavilovii 사이의 선택적 청소 분석을 수행했습니다.감소 지수(DRI), 고정 지수(FST) 및 XP-CLR 방법으로 식별된 11개의 선택적 스윕 신호.ScID1은 표제 날짜 규정에 관여할 가능성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.