GWAS
Titel: Hersequencing van het hele genoom onthult de oorsprong van Brassica napus en genetische loci die betrokken zijn bij de verbetering ervan
Logboek: Natuurcommunicatie
NGS |WGS |Opnieuw rangschikken |GWAS |Transcriptoom |RNAseq |Brassica napus |Evolutie |Domesticatie
In deze studie leverde Biomarker Technologies diensten op het gebied van NGS-sequencing, evenals technische ondersteuning bij bio-informatica-analyse van sequentiegegevens.
Achtergrond
Brassica napus(raapzaad) is een belangrijk oliezaadgewas en een uitstekend model voor het onderzoeken van processen van polyploïde soortvorming, evolutie en selectie.Het is echter nog onbekend of wilde soorten of gedomesticeerde donoren ouderlijke voorouders waren en dat genen die hebben bijgedragen aan de domesticatie en verbetering van koolzaad nog steeds onbekend zijn.
materialen en methodes
Materialen:588B. napusBij dit onderzoek waren toetredingen betrokken, waaronder 466 uit Azië, 102 uit Europa, 13 uit Noord-Amerika en 7 uit Australië.Op basis van gegevens over de groeigewoonten werden deze materialen onderverdeeld in drie ecotypen;lente (86 toetredingen), winter (74 toetredingen) en semi-winter (428 toetredingen).
Volgorde aanbrengen in:Gemiddeld ca.5× (variërend van 3,37× tot 7,71×)
Sequencing-platform:Illumina Hiseq 4000
Gegevensproductie:4,03 Tb schone gegevens
SNP-oproepen:BWA + GATK.Er werden 5.294.158 SNP's en 1.307.151 InDels verkregen.
Resultaten
Oorsprong van B. napus
B. napusEen subgenoom is ontstaan uit de voorouder van de Europese raap.Een genstroomevenement van Europese raap naar deB. napus Een subgenoom ontstond ~106–1170 jaar geleden.B. napusHet C-subgenoom is mogelijk geëvolueerd uit de gemeenschappelijke voorouder van deze geslachten.De voorouder vanB. napusafgesplitst van de gemeenschappelijke voorouder van vier B. oleracea- ondersoorten, met recente genstroom naarB. napus~ 108–898 jaar geleden.B. napusHet C-subgenoom heeft een complexere oorsprong dan het A-subgenoom.Tijdens de periode ontstond er een sterk knelpunt in beide subgenomenB. napusevolutie.De winter en semi-winterB. napusecotypen gingen ~60 jaar geleden uiteen, terwijl de winter en de lenteB. napusongeveer 416 jaar geleden uiteen, en oliehoudende zaden en niet-oliehoudende zadenB. napus~277 jaar geleden uiteengegaan.
Fig. 2 Populatiestructuur van 588 B. napus-toetredingen en 199 B. rapa-toetredingen.
Fig. 3 Populatiestructuur van 588 B. napus-toetredingen en 119 B. oleracea-toetredingen
Selectiesignalen en genoombrede associatiestudies.
Tijdens de eerste fase van verbetering (FSI) ging meer genetische diversiteit verloren in het B. napus C-subgenoom dan in het A-subgenoom.Tijdens de FSI trad minder genetische differentiatie op dan tijdens de tweede fase van verbetering (SSI).Genen in SSI-selectiesignaalgebieden waren verrijkt in stresstolerantie, ontwikkeling en metabolische routes.Er werden 60 loci geïdentificeerd die significant geassocieerd waren met 10 doelkenmerken, waaronder 5 gerelateerd aan zaadopbrengst, 3 aan silique-lengte, 4 aan oliegehalte en 48 aan zaadkwaliteit.
Fig. 4 Genoombrede scanning en annotaties van geselecteerde regio's tijdens de POWI van B. napus
Transcriptoomanalyse
RNAseq-gegevens van 11 weefsels van een cultivar met een hoog oliegehalte en dubbel laag en een cultivar met een laag oliegehalte en dubbel hoog geïdentificeerde genen gerelateerd aan het biosyntheseproces van glucosinolaat waren aanzienlijk oververtegenwoordigd.
Fig. 5 Overzicht van de bloeitijdregulatie onder de selectie van de ecotypeverbetering van B. napus
Discussie
Deze studie leverde een waardevolle bron op voor het begrijpen van de oorsprong en de verbeteringsgeschiedenis vanB. napusen zal de ontleding van de genetische basis van belangrijke agronomische complexe eigenschappen vergemakkelijken.De significante SNP's die geassocieerd zijn met gunstige varianten, selectiesignalen en kandidaatgenen zullen in de toekomst grotendeels bijdragen, vooral bij het verbeteren van de opbrengst, zaadkwaliteit, oliegehalte en aanpassingsvermogen van dit recente allopolyploïde gewas en zijn verwanten.
Referentie
Hersequencing van het hele genoom onthult de oorsprong van Brassica napus en genetische loci die betrokken zijn bij de verbetering ervan [J].Natuurcommunicatie, 2019, 10(1).
Nieuws en hoogtepunten heeft tot doel de nieuwste succesvolle cases te delen met Biomarker Technologies, waarbij nieuwe wetenschappelijke prestaties worden vastgelegd, evenals prominente technieken die tijdens het onderzoek worden toegepast.
Posttijd: 05-jan-2022