EVOLUSI GENOME
genetik alam semula jadi
Pemasangan genom berkualiti tinggi menyerlahkan ciri genomik rai dan gen penting dari segi agronomik
PacBio |Illumina |Peta Optik Bionano |Perhimpunan Genom Hi-C |Peta Genetik |Sapuan Terpilih |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies menyediakan sokongan teknikal pada penjujukan Pacbio, penjujukan Hi-C dan analisis data dalam kajian ini.
Sorotan
1. Genom Rye berkualiti tinggi peringkat kromosom pertama diperolehi, yang mempunyai saiz kromosom tunggal lebih besar daripada 1 Gb.
2.Berbanding dengan genom Tu, Aet dan Hv, peristiwa LTR-RT baru-baru ini yang unik telah diperhatikan dalam genom Rye, yang bertanggungjawab untuk lanjutan saiz genom rai.
3. Perbezaan antara gandum rai dan gandum diploid berlaku selepas pemisahan barli daripada gandum, dengan masa perbezaan untuk kedua-dua acara adalah lebih kurang 9.6 dan 15 MYA .
Fosforilasi gen FT boleh mengawal sifat tajuk awal dalam rai.
4.Analisis sapuan terpilih menunjukkan kemungkinan penglibatan ScID1 dalam peraturan tarikh tajuk dan kemungkinan pemilihannya melalui penjinakkan dalam rai
Latar belakang
Latar belakang
Rye ialah tanaman makanan dan makanan ternakan yang berharga, sumber genetik yang penting untuk peningkatan gandum dan triticale, dan bahan yang sangat diperlukan untuk kajian genomik perbandingan yang cekap dalam rumput.Weining rai, varieti berbunga awal yang ditanam di China, adalah cemerlang kerana rintangan spektrum luasnya terhadap cendawan serbuk dan karat jalur.Untuk memahami asas genetik dan molekul bagi sifat elit rai dan untuk mempromosikan kajian genomik dan pembiakan dalam rai dan tanaman berkaitan, kami di sini menyusun dan menganalisis genom rai Weining.
Pencapaian
Genom Rye
Genom Rye telah dibina dengan menggabungkan bacaan PacBio SMRT, penjujukan Illumina yang dibaca pendek, serta daripada tangkapan konformasi kromatin (Hi-C), pemetaan genetik dan analisis BioNano.Contigs yang dipasang (7.74 Gb) menyumbang 98.47% daripada anggaran saiz genom (7.86 Gb), dengan 93.67% daripada contigs (7.25 Gb) diberikan kepada tujuh kromosom.Unsur berulang membentuk 90.31% daripada genom yang dipasang.
Genom Rye
Peta kaitan genetik (WJ) dibangunkan menggunakan 295 tumbuhan F2 yang diperoleh daripada persilangan dua landrace rai (Weining × Jingzhou)
Peta hubungan Hi-C bagi tujuh kromosom rai Weining yang dipasang (1R – 7R)
Penjajaran antara tujuh kromosom rai Weining yang dipasang dan tujuh kumpulan hubungan rai yang dibangunkan menggunakan populasi RIL Lo7 x Lo255
Nilai Indeks Perhimpunan LTR (LAI) bagi genom Rye didapati 18.42 dan 1,393 (96.74%) daripada 1,440 gen BUSCO yang sangat terpelihara telah dikenal pasti . Keputusan ini menunjukkan bahawa jujukan genom rai Weining adalah berkualiti tinggi dalam kedua-dua intergenik. dan kawasan gen.Sebanyak 86,991 gen pengekodan protein, termasuk 45,596 gen berkeyakinan tinggi (HC) dan 41,395 gen berkeyakinan rendah (LC) telah diramalkan.
2. Analisis TE
Analisis TE.Sejumlah 6.99 Gb, mewakili 90.31% perhimpunan Weining, telah dianotasi sebagai TE, yang merangkumi 2,671,941 elemen kepunyaan 537 keluarga.Kandungan TE ini jelas lebih tinggi daripada yang dilaporkan sebelum ini untuk Ta (84.70%), Tu (81.42%), Aet (84.40%), WEW (82.20%), atau Hv (80.80%).Retrotransposon ulangan terminal panjang (LTR-RTs), termasuk Gypsy, Copia dan unsur RT yang tidak dikelaskan, adalah TE yang dominan, dan 1ccupied 84.49% kandungan TE beranotasi dan 76.29% genom Weining yang dipasang;Transposon DNA CACTA adalah TE kedua paling banyak, membentuk 11.68% kandungan TE beranotasi dan 10.55% genom Weining yang dipasang.
Analisis unsur transposon rai
Weining rai mempunyai bahagian yang agak tinggi bagi sisipan LTR-RT baru-baru ini dengan kemuncak amplifikasi muncul sekitar 0.5 juta tahun yang lalu (MYA), yang merupakan yang paling terkini antara empat spesies;puncak yang lain, berlaku kira-kira 1.7 MYA, lebih tua dan juga dilihat dalam barli.Pada tahap superfamili, letusan unsur Copia dalam Weining rai pada 0.3 MYA ditemui, manakala amplifikasi RT Gypsy secara dominan membentuk corak pengedaran bimodal dinamik letusan LTR-RT.
3. Penyiasatan evolusi genom rai dan sinteni kromosom
Perbezaan antara gandum rai dan gandum diploid berlaku selepas pemisahan barli daripada gandum, dengan masa perbezaan untuk kedua-dua peristiwa adalah masing-masing kira-kira 9.6 dan 15 MYA.1R, 2R, 3R adalah kolinear sepenuhnya dengan kumpulan 1, 2 dan 3 kromosom gandum, masing-masing.4R, 5R, 6R, 7R didapati wujud gabungan dan segmen berskala besar.
4. Analisis pertindihan gen dan kesannya terhadap gen biosintesis kanji
Terutama, bilangan gen pendua serentak (TDG) dan gen pendua proksimal (PDG) rai Weining adalah lebih tinggi daripada yang ditemui untuk Tu, Aet, Hv, Bd dan Os.Gen pendua yang dipindahkan (TrDGs) juga lebih banyak daripada yang ditemui khusus untuk Tu dan Aet.Pengembangan genom rai disertai dengan bilangan pertindihan gen yang lebih tinggi.Peningkatan TE pecah dalam rai mungkin telah membawa kepada peningkatan bilangan TrDG.
Analisis evolusi dan sintetik kromosom genom rai
Analisis pertindihan gen rai dan kesannya terhadap kepelbagaian gen berkaitan biosintesis kanji (SBRGs)
5. Pembedahan lokus gen penyimpanan biji rai (SSP).
Empat lokus kromosom (Sec-1 hingga Sec-4) yang menentukan SSP rai telah dikenal pasti pada 1R atau 2R.Gen α-gliadin hanya berkembang baru-baru ini dalam gandum dan spesies yang berkait rapat selepas perbezaan gandum daripada rai.
6. Pemeriksaan faktor transkripsi (TF) dan gen rintangan penyakit
Analisis lokus secalin rai
Weining rai mempunyai lebih banyak gen berkaitan rintangan penyakit (DRA) (1,989, Data Tambahan 3) daripada Tu (1,621), Aet (1,758), Hv (1,508), Bd (1,178), Os (1,575), dan A (1,836). ), B (1,728) dan D (1,888) subgenom gandum biasa.
7. Penyiasatan ciri ekspresi gen yang dikaitkan dengan sifat tajuk awal
Dua gen FT dengan ekspresi yang agak tinggi di bawah keadaan hari yang panjang, ScFT1 dan ScFT2 , telah dijelaskan dalam pemasangan genom Weining.Dua residu asid amino fosforilasi ScFT2 (S76 dan T132) didapati hubungan dengan kawalan masa yang lebih rendah
Ciri perkembangan dan ekspresi gen yang dikaitkan dengan sifat tajuk awal Weining rai
8. Perlombongan kawasan kromosom dan lokus yang berpotensi terlibat dalam domestikasi rai
Sebanyak 123,647 SNP telah digunakan untuk menjalankan analisis sapuan selevtif antara rai yang ditanam dan S. vavilovii.11 isyarat sapuan terpilih yang dikenal pasti oleh indeks pengurangan (DRI), indeks penetapan (FST) dan kaedah XP-CLR.ScID1 didapati mungkin terlibat dalam peraturan tarikh tajuk.
Pengenalpastian dan analisis kawasan kromosom dan lokus yang berpotensi berkaitan dengan domestikasi rai
Rujukan
Li GW et al.Pemasangan genom berkualiti tinggi menyerlahkan ciri genomik rai dan gen penting dari segi agronomik.Genetik Alam Semula Jadi (2021)
Berita dan Sorotan bertujuan untuk berkongsi kes-kes kejayaan terbaharu dengan Biomarker Technologies, menangkap pencapaian saintifik novel serta teknik menonjol yang digunakan semasa kajian.
Masa siaran: Jan-05-2022