EVOLUȚIA GENOMULUI
genetica naturii
Un ansamblu genom de înaltă calitate evidențiază caracteristicile genomice ale secară și genele importante din punct de vedere agronomic
PacBio |Illumina |Harta optică Bionano |Hi-C Genome Assembly |Harta genetica |Măturări selective |ARN-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies a oferit suport tehnic pentru secvențierea Pacbio, secvențierea Hi-C și analiza datelor în acest studiu.
Repere
1. A fost obținut primul genom de secară de înaltă calitate la nivel cromozomial, care are o dimensiune a unui singur cromozom mai mare de 1 Gb.
2. În comparație cu genomul Tu, Aet și Hv, un eveniment recent LTR-RT unic a fost observat în genomul Rye, care a fost responsabil pentru extinderea dimensiunii genomului de secară.
3.Divergența dintre grâurile de secară și diploide a avut loc după separarea orzului de grâu, timpii de divergență pentru cele două evenimente fiind de aproximativ 9,6 și 15 MYA.
Fosforilarea genelor FT poate controla trăsătura inițială timpurie la secară.
4. Analiza selectivă de măturare indică o posibilă implicare a ScID1 în reglementarea datei poziției și selecția sa probabilă prin domesticire la secară
fundal
fundal
Secara este o cultură alimentară și furajeră valoroasă, o resursă genetică importantă pentru ameliorarea grâului și a triticalelor și un material indispensabil pentru studii eficiente de genomică comparativă la ierburi.Secara Weining, o varietate cu înflorire timpurie cultivată în China, este remarcabilă datorită rezistenței sale cu spectru larg atât la mucegaiul pudră, cât și la rugină.Pentru a înțelege baza genetică și moleculară a trăsăturilor de elită secară și pentru a promova studiile genomice și de ameliorare în culturile de secară și înrudite, aici am secvențiat și analizat genomul secară Weining.
Realizări
Genomul secară
Genomul Rye a fost construit prin pieptănarea citirilor PacBio SMRT, secvențierii Illumina cu citire scurtă, precum și a celor din captarea conformației cromatinei (Hi-C), cartografierea genetică și analiza BioNano.Conturile asamblate (7,74 Gb) au reprezentat 98,47% din dimensiunea estimată a genomului (7,86 Gb), cu 93,67% din contig (7,25 Gb) alocați la șapte cromozomi.Elementele repetitive au constituit 90,31% din genomul asamblat.
Genomul secară
Harta legăturii genetice (WJ) dezvoltată folosind 295 de plante F2 derivate din încrucișarea a două specii locale de secară (Weining × Jingzhou)
Harta de contact Hi-C a celor șapte cromozomi de secară Weining asamblați (1R – 7R)
Alinierea între cei șapte cromozomi asamblați de secară Weining și cele șapte grupuri de legături de secară dezvoltate folosind populația RIL Lo7 x Lo255
Valoarea LTR Assembly Index (LAI) a genomului Rye a fost de 18,42 și 1.393 (96,74%) din cele 1.440 de gene BUSCO foarte conservate au fost identificate. Aceste rezultate sugerează că secvența genomului de secară Weining este de înaltă calitate în ambele intergenice. și regiunile genice.Au fost prezise un total de 86.991 de gene care codifică proteine, inclusiv 45.596 de gene cu încredere ridicată (HC) și 41.395 gene cu încredere scăzută (LC).
2. Analiza TE-urilor
Analiza TE-urilor.Un total de 6,99 Gb, reprezentând 90,31% din ansamblul Weining, au fost adnotati ca TE, care au inclus 2.671.941 de elemente aparținând a 537 de familii.Acest conținut de TE a fost în mod clar mai mare decât cel raportat anterior pentru Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) sau Hv (80,80%).Retrotranspozonii cu repetare terminală lungă (LTR-RT), inclusiv elementele Gypsy, Copia și RT neclasificate, au fost TE dominante și au ocupat 84,49% din conținutul de TE adnotat și 76,29% din genomul Weining asamblat;Transpozonii ADN CACTA au fost al doilea cel mai abundent TE, constituind 11,68% din conținutul de TE adnotat și 10,55% din genomul Weining asamblat.
Analiza elementelor transpozonice de secară
Secara Weining a avut o proporție relativ mare de inserții recente de LTR-RT, cu vârful de amplificare apărut în urmă cu aproximativ 0,5 milioane de ani (MYA), care a fost cea mai recentă dintre cele patru specii;celălalt vârf, a avut loc la aproximativ 1,7 MYA, a fost mai vechi și a fost văzut și la orz.La nivel de superfamilie, au fost găsite explozii foarte recente de elemente Copia în secară Weining la 0,3 MYA, în timp ce amplificările Gypsy RT au modelat dominant modelul de distribuție bimodal al dinamicii exploziei LTR-RT.
3. Investigarea evoluției genomului de secară și a sinteniilor cromozomilor
Divergența dintre grâurile de secară și diploide a avut loc după separarea orzului de grâu, timpii de divergență pentru cele două evenimente fiind de aproximativ 9,6, respectiv 15 MYA.1R, 2R, 3R au fost în întregime coliniari cu grupele 1, 2 și, respectiv, 3 cromozomi de grâu.4R, 5R, 6R, 7R s-au constatat că există fuziuni și segmente la scară largă.
4. Analiza dublărilor genelor și impactul acestora asupra genelor de biosinteză a amidonului
În special, numărul de gene duplicate în tandem (TDG) și gene duplicate proximal (PDG) de secară Weining au fost ambele mai mari decât cele găsite pentru Tu, Aet, Hv, Bd și Os.Genele duplicate transpuse (TrDG) au fost, de asemenea, mai numeroase decât cele găsite în mod specific pentru Tu și Aet.Expansiunea genomului de secară este însoțită de un număr mai mare de duplicări ale genelor.Este posibil ca exploziile TE crescute în secară să fi condus la un număr crescut de TrDG.
Analize evolutive și cromozomiale ale genomului de secară
Analiza dublărilor genelor de secară și impactul acestora asupra diversității genelor legate de biosinteza amidonului (SBRG)
5. Disecția locilor genei proteinei de stocare a semințelor de secară (SSP).
Patru loci cromozomiali (Sec-1 până la Sec-4) care specifică SSP de secară au fost identificați pe 1R sau 2R.Genele de α-gliadină au evoluat doar recent în grâu și specii strâns înrudite după divergența grâului de secară.
6. Examinarea factorului de transcripție (TF) și a genelor de rezistență la boli
Analiza locilor secalin de secară
Secara Weining a avut mai multe gene asociate rezistenței la boli (DRA) (1.989, date suplimentare 3) decât Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575) și A (1.836). ), subgenoame B (1.728) și D (1.888) ale grâului comun.
7. Investigarea trăsăturilor expresiei genelor asociate cu trăsătura de titlu precoce
Două gene FT cu expresie relativ ridicată în condiții de zi lungă, ScFT1 și ScFT2, au fost adnotate în ansamblul genomului Weining.Două resturi de aminoacizi ale fosforilării ScFT2 (S76 și T132) au fost găsite în relație cu scăderea timpului de control
Caracteristici de dezvoltare și de expresie a genelor asociate cu trăsătura timpurie a secarei Weining
8. Exploatarea regiunilor cromozomiale și loci potențial implicate în domesticirea secară
Un total de 123.647 de SNP au fost utilizate pentru a efectua o analiză selectivă între secară cultivată și S. vavilovii.11 semnale de măturare selectivă identificate prin indicele de reducere (DRI), indicele de fixare (FST) și metoda XP-CLR.ScID1 a fost găsită posibilă implicare în reglementarea datei antetului.
Identificarea și analiza regiunilor cromozomiale și loci potențial legate de domesticirea secară
Referinţă
Li GW şi colab.Un ansamblu de genom de înaltă calitate evidențiază caracteristicile genomice ale secară și genele importante din punct de vedere agronomic.Genetica naturii (2021)
Știri și Repere își propune să împărtășească cele mai recente cazuri de succes cu Biomarker Technologies, surprinzând realizări științifice noi, precum și tehnici proeminente aplicate în timpul studiului.
Ora postării: 05-ian-2022