EVOLÚCIA GÉNU
genetika prírody
Vysokokvalitná zostava genómu zvýrazňuje genómové vlastnosti raže a agronomicky dôležité gény
PacBio |Illumina |Bionano optická mapa |Hi-C Genome Assembly |Genetická mapa |Selektívne zametanie |RNA-Seq |ISO-sekv |SLAF-nasl
Spoločnosť Biomarker Technologies poskytla technickú podporu pre sekvenovanie Pacbio, sekvenovanie Hi-C a analýzu údajov v tejto štúdii.
Zvýraznenie
1. Bol získaný prvý vysoko kvalitný Rye genóm na chromozomálnej úrovni, ktorý má veľkosť jedného chromozómu väčšiu ako 1 Gb.
2. V porovnaní s genómom Tu, Aet a Hv boli v genóme raže pozorované jedinečné nedávne udalosti LTR-RT, ktoré boli zodpovedné za rozšírenie veľkosti genómu raže.
3. Divergencia medzi ražou a diploidnými pšenicami nastala po oddelení jačmeňa od pšenice, pričom časy divergencie pre tieto dve udalosti boli približne 9,6 a 15 MYA.
Fosforylácia FT génov môže kontrolovať skorú hlavičku v raži.
4. Selektívna sweep analýza naznačuje možné zapojenie ScID1 do regulácie dátumu hlavičky a jej pravdepodobnú selekciu domestikáciou v raži
Pozadie
Pozadie
Raž je cenná potravinová a kŕmna plodina, dôležitý genetický zdroj pre zlepšenie pšenice a tritikale a nepostrádateľný materiál pre efektívne porovnávacie genomické štúdie tráv.Raž Weining, skorá kvitnúca odroda pestovaná v Číne, je vynikajúca vďaka svojej širokospektrálnej odolnosti voči múčnatke a hrdzi pásovej.Aby sme pochopili genetický a molekulárny základ elitných znakov raže a podporili genómové a šľachtiteľské štúdie raže a príbuzných plodín, sekvenovali sme a analyzovali genóm raže Weining.
Úspechy
Žitný genóm
Ryeov genóm bol skonštruovaný prečesaním PacBio SMRT čítaní, krátkym čítaním Illumina sekvenovania, ako aj tých zo zachytávania konformácie chromatínu (Hi-C), genetického mapovania a BioNano analýzy.Zostavené kontigy (7,74 Gb) predstavovali 98,47 % odhadovanej veľkosti genómu (7,86 Gb), pričom 93,67 % kontigov (7,25 Gb) bolo priradených siedmim chromozómom.Opakujúce sa prvky tvorili 90,31 % zostaveného genómu.
Žitný genóm
Mapa genetických väzieb (WJ) vyvinutá s použitím 295 rastlín F2 odvodených z kríženia dvoch krajových rás raže (Weining × Jingzhou)
Hi-C kontaktná mapa siedmich zostavených Weiningových ražných chromozómov (1R – 7R)
Zarovnanie medzi siedmimi zostavenými chromozómami Weiningovej raže a siedmimi väzbovými skupinami raže vyvinuté pomocou populácie Lo7 x Lo255 RIL
Zistilo sa, že hodnota LTR Assembly Index (LAI) genómu raže je 18,42 a bolo identifikovaných 1 393 (96,74 %) z 1 440 vysoko konzervovaných génov BUSCO. Tieto výsledky naznačujú, že sekvencia genómu raže Weining má vysokú kvalitu v oboch intergénnych génoch. a génové oblasti.Celkovo bolo predpovedaných 86 991 génov kódujúcich proteín, vrátane 45 596 génov vysokej spoľahlivosti (HC) a 41 395 génov nízkej spoľahlivosti (LC).
2. Analýza TE
Analýza TE.Celkovo 6,99 Gb, čo predstavuje 90,31 % zostavy Weining, bolo označené ako TE, ktoré zahŕňalo 2 671 941 prvkov patriacich do 537 rodín.Tento obsah TE bol jasne vyšší ako obsah predtým uvádzaný pre Ta (84,70 %), Tu (81,42 %), Aet (84,40 %), WEW (82,20 %) alebo Hv (80,80 %).Retrotranspozóny s dlhým terminálnym opakovaním (LTR-RT), vrátane prvkov Gypsy, Copia a neklasifikovaných RT prvkov, boli dominantnými TE a 1 zaberali 84,49 % anotovaného obsahu TE a 76,29 % zostaveného Weiningovho genómu;CACTA DNA transpozóny boli druhými najpočetnejšími TE, ktoré tvorili 11,68 % anotovaného obsahu TE a 10,55 % zostaveného Weiningovho genómu.
Analýza transpozónových prvkov raže
Weining raž mal pomerne vysoký podiel nedávnych inzercií LTR-RT s vrcholom amplifikácie, ktorý sa objavil asi pred 0,5 miliónmi rokov (MYA), čo bolo najnovšie zo štyroch druhov;druhý vrchol, ktorý sa vyskytol približne 1,7 MYA, bol starší a pozorovaný aj v jačmeni.Na úrovni nadrodiny sa našli veľmi nedávne výbuchy prvkov Copia v raži Weining pri 0, 3 MYA, zatiaľ čo amplifikácie cigánskych RT dominantne formovali bimodálny distribučný vzor dynamiky prasknutia LTR-RT.
3. Skúmanie evolúcie genómu raže a syntézy chromozómov
Divergencia medzi ražou a diploidnými pšenicami nastala po oddelení jačmeňa od pšenice, pričom časy divergencie pre tieto dve udalosti boli približne 9,6 a 15 MYA.1R, 2R, 3R boli úplne kolineárne so skupinami 1, 2 a 3 chromozómov pšenice.Zistilo sa, že 4R, 5R, 6R, 7R existujú vo veľkom meradle fúzie a segmenty.
4. Analýza génových duplikácií a ich vplyv na gény biosyntézy škrobu
Je pozoruhodné, že počty tandemovo duplikovaných génov (TDG) a proximálne duplikovaných génov (PDG) Weiningovej raže boli vyššie ako počty nájdené pre Tu, Aet, Hv, Bd a Os.Transponované duplikované gény (TrDG) boli tiež početnejšie ako tie, ktoré sa špecificky našli pre Tu a Aet.Expanzia genómu raže je sprevádzaná vyšším počtom génových duplikácií.Zvýšené výbuchy TE v raži mohli viesť k zvýšenému počtu TrDG.
Evolučné a chromozómové syntézne analýzy genómu raže
Analýza duplikácií génov raže a ich vplyv na rozmanitosť génov súvisiacich s biosyntézou škrobu (SBRG)
5. Pitva lokusov génu zásobného proteínu ražného semena (SSP).
Na 1R alebo 2R boli identifikované štyri chromozomálne lokusy (Sec-1 až Sec-4) špecifikujúce SSP raže.Gény a-gliadínu sa vyvinuli len nedávno v pšenici a blízko príbuzných druhoch po divergencii pšenice od raže.
6. Vyšetrenie transkripčného faktora (TF) a génov rezistencie voči chorobám
Analýza lokusov ražného sekalinu
Weining raž mal viac génov spojených s odolnosťou voči chorobám (DRA) (1 989, doplnkové údaje 3) ako Tu (1 621), Aet (1 758), Hv (1 508), Bd (1 178), Os (1 575) a A (1 836 ), B (1 728) a D (1 888) subgenómov pšenice obyčajnej.
7. Skúmanie znakov génovej expresie spojených so skorým hlavičkovým znakom
Dva FT gény s relatívne vysokou expresiou v podmienkach dlhého dňa, ScFT1 a ScFT2 , boli anotované v zostave Weiningovho genómu.Zistil sa vzťah dvoch aminokyselinových zvyškov fosforylácie ScFT2 (S76 a T132) so znížením kontroly času
Znaky vývojovej a génovej expresie spojené so znakom skorej hlavičky raže Weining
8. Ťažba chromozomálnych oblastí a lokusov potenciálne zapojených do domestikácie raže
Celkovo sa použilo 123 647 SNP na uskutočnenie selektívnej analýzy medzi kultivovanou ražou a S. vavilovii.11 selektívnych sweep signálov identifikovaných redukčným indexom (DRI), fixačným indexom (FST) a metódou XP-CLR.Zistilo sa možné zapojenie ScID1 do regulácie dátumu nadpisu.
Identifikácia a analýza chromozomálnych oblastí a lokusov potenciálne súvisiacich s domestikáciou raže
Odkaz
Li GW a kol.Vysokokvalitná zostava genómu zvýrazňuje genómové vlastnosti raže a agronomicky dôležité gény.Prírodná genetika (2021)
Novinky a najvýznamnejšie udalosti sa zameriava na zdieľanie najnovších úspešných prípadov s Biomarker Technologies, zachytávanie nových vedeckých úspechov, ako aj významných techník použitých počas štúdie.
Čas odoslania: Jan-05-2022