V roku 2021 bol BMKGENE svedkom 31 de novo výskumu genómu, ktorý bol úspešne publikovaný vo vysoko impaktovaných časopisoch s celkovým impakt faktormi viac ako 320. 15 z článkov bolo spoluautorom 4 z nich boli spoluautorom ako prví autori BMKGENE
Hneď po začiatku roka 2022 už boli publikované dva výskumné články v časopise „Natural Genetics“ a „Molecular Plant“.Sú to: „Dva odlišné haplotypy z vysoko heterozygotného genómu liči naznačujú nezávislé domestikačné udalosti pre skoré a neskoro dozrievajúce kultivary“ (Výskum genómu liči, ktorý uskutočnila College of Horticulture, Juhočínska poľnohospodárska univerzita a vedeckí spolupracovníci, publikovaný na Natural Genetics. ) a „Sekvencie genómu piatich druhov Sitopsis Aegilops a pôvod polyploidného B-subgenómu pšenice“ (genóm piatich druhov Sitopsis, vedený výskumným tímom profesora Bao Liu z Northeast Normal University.).Preskúmame aj tieto dva články a podelíme sa o nich s našimi čitateľmi.
Teraz sa pozrime na vynikajúce výskumné články publikované v roku 2021, ktorých spoluautormi sú BMK a naše spolupracujúce zariadenia.
Rastlinný genóm – prelomy v oblasti viacerých druhov.
1. Vysokokvalitná zostava genómu zvýrazňuje genómové charakteristiky raže a agronomicky dôležité gény
Spolupracujúce zariadenie: Poľnohospodárska univerzita Henan
Časopis: Prírodná genetika
Impact Factor: 38,31
V tomto projekte bol sekvenovaný genóm raže Weining, elitnej čínskej odrody raže.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.Ďalšie analýzy Weiningovej zostavy vrhajú nové svetlo na duplikácie génov v celom genóme a ich vplyv na gény biosyntézy škrobu, fyzickú organizáciu komplexných lokusov prolamínu, znaky génovej expresie, ktoré sú základom skorej hlavičky a predpokladané chromozomálne oblasti a lokusy v raži spojené s domestikáciou.Táto sekvencia genómu sľubuje urýchlenie genómových a šľachtiteľských štúdií raže a príbuzných obilnín.
2.Ruža bez ostnatých plodov: genomické poznatky spojené s adaptáciou na vlhkosť
Spolupracujúce zariadenie: Botanický inštitút Kunming, Čínska akadémia vied
Journal: National Science Review
Impact Factor: 17,273
V tomto projekte boli zozbierané vzorky 'Basye's Thornless' (BT, bezpichľavý kultivar Rosa wichuraiana), 'Old Blush' (OB, zakladajúci genotyp v domestikácii ruží), ich F1 hybridy a BCF1.A vytvorila sa vysokokvalitná zostava referenčného genómu na identifikáciu genetických prvkov súvisiacich s vývojom kmeňových ostňov.Veľkosť genómu je približne 530,6 Mb.Na overenie kvality zostaveného genómu sa uskutočnila analýza, ako je porovnanie genetickej mapy, opätovné zostavenie BUSCO, NGS, porovnanie s haplotypom OB, kontrola základnej chybovosti sekvenovania a kontrola hodnoty indexu zostavenia LTR v celom genóme (LAI=20,03).Tento výskum odhaľuje zložitý vzor dedičnosti a regulačný mechanizmus kmeňových ostňov a poskytol nám základ a nové zdroje na štúdium biológie ruží a ťažby molekulárnych markerov spojených s dôležitými vlastnosťami.
3. Celogenómová sekvencia syntetizovaných allopolyploidov v cucumis odhaľuje pohľady na vývoj genómu allopolyploidizácie
Spolupracujúce zariadenie: Poľnohospodárska univerzita Nanjing
Časopis: Advanced Science
Impact Factor: 16,801
Táto štúdia uvádza vysoko kvalitný genóm syntetického alotetraploidu získaného pomocou interšpecifickej hybridizácie medzi uhorkou (C. sativus, 2n = 14) a jej divokým príbuzným druhom (C. hystrix, 2n = 24) a následnou duplikáciou chromozómov, ktorá je prvou plne sekvenovaný syntetický allopolyploid.Zostavenie genómu aplikovalo pracovný postup sekvenovania „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina“, čo viedlo k veľkosti genómu 530,8 Mb a kontigu N50 = 6,5 Mb.Čítania boli priradené 19 pseudochromozómom a subgenómom.Výsledky ukázali, že hybridizácia, skôr než duplikácia genómu, spôsobuje väčšinu genómových zmien v jadrových aj cp genómoch.Naznačovalo to, že fixná heterozygotnosť poskytuje C. × hytivus zvýšenú adaptáciu na stres.Výsledky poskytujú nový pohľad na vývoj polyploidie rastlín a ponúkajú perspektívnu šľachtiteľskú stratégiu pre budúce plodiny.
4. Porovnávacie analýzy genómu Zvýrazňujú transpozónom sprostredkovanú expanziu genómu a evolučnú architektúru 3D genómového skladania v bavlne
Spolupracujúce zariadenie: Poľnohospodárska univerzita Huazhong
Časopis: Molekulárna biológia a evolúcia
Impact Factor: 16,242
Tento projekt využíval sekvenovanie Nanopore na zostavenie genómu troch druhov bavlny, menovite: Gossypium rotundifolium (K2, veľkosť genómu = 2,44 Gb, contigN50 = 5,33 Mb), G. arboreum (A2, veľkosť genómu = 1,62 Gb, contigN50 = 11,69 M), a G. raimondii (D5, veľkosť genómu = 0,75 Gb, contigN50 = 17,04 Gb).Viac ako 99% všetkých troch genómov bolo zostavených prostredníctvom Hi-C.Výsledky analýzy BUSCO sú 92,5 %, 93,9 % a 95,4 %.Všetky tieto čísla naznačujú, že tri zostavovacie genómy sú referenčného stupňa.Porovnávacie analýzy genómu dokumentovali podrobnosti o línii špecifickej TE amplifikácii, ktorá prispieva k veľkým rozdielom vo veľkosti genómu.Táto štúdia vrhá svetlo na úlohu expanzie genómu sprostredkovanej transpozónmi pri vývoji štruktúry chromatínu vyššieho rádu v rastlinách.
5. Zostavenie a analýza biomasy plodín Miscanthus lutarioriparius genómu
Spolupracujúce zariadenie: Centrum excelentnosti CAS v molekulárnych rastlinných vedách
Journal: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Tento projekt informoval o zostavení genómu Miscanthus lutarioriparius v chromozómovom meradle kombináciou sekvenovania Oxford Nanopore a technológií Hi-C.Zostava 2,07 Gb pokrýva 96,64 % genómu s kontigom N50 1,71 Mb.Asi 94,30 % celkových sekvencií bolo ukotvených do 19 pseudochromozómov.Porovnaním so sekvenciou BAC, hodnotením LAI, hodnotením BUSCO, opätovným zostavením s údajmi NGS, opätovným zostavením údajov o transkriptómoch bol genóm vyhodnotený ako vysoko kvalitný a kontinuita.Alotetraploidný pôvod M. lutarioriparius je potvrdený pomocou centromerických satelitných opakovaní.Tandemové duplicitné gény M. lutarioriparius sú funkčne obohatené nielen z hľadiska reakcie na stres, ale aj biosyntézy bunkovej steny.Génové duplikáty pravdepodobne zohrávajú úlohu vo fotosyntéze C4 a prispievajú k fotosyntéze Miscanthus C4 pri nízkej teplote.Výskum poskytol dôležitú referenciu pre štúdium viacročných rastlín.
6. Zostava genómu Camptotheca acuminata na úrovni chromozómov poskytuje pohľad na evolučný pôvod biosyntézy kamptotecínu
Spolupracujúce zariadenie: Univerzita Sichuan
Journal: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Tento projekt uvádza vysokokvalitné zostavenie genómu C. acuminata na úrovni chromozómov s veľkosťou genómu 414,95 Mb a contingN50 1,47 Mb.Zistili sme, že C. acuminata zažíva nezávislú duplikáciu celého genómu a mnohé gény z nej pochádzajúce súvisia s biosyntézou kamptotecínu.Funkčná divergencia génu LAMT a pozitívna evolúcia dvoch génov SLAS preto vo veľkej miere prispeli k biosyntéze kamptotecínu v C. acuminata.Výsledky zdôraznili dôležitosť vysokokvalitného zostavenia genómu pri identifikácii genetických zmien v evolučnom pôvode sekundárneho metabolitu.
7. Alelovo definovaný genóm odhaľuje bialelickú diferenciáciu počas evolúcie manioku
Spolupracujúce zariadenie: Čínska akadémia tropických poľnohospodárskych vied
Časopis: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Tento projekt zostavil referenčný genóm pre maniok s contigN50 1,1 Mb pomocou sekvenčnej platformy Pacific Biosciences (PacBio).Po vyhodnotení pomocou BUSCO, indexu LAI a genetickej mapy s vysokou hustotou sa zostavený genóm potvrdí ako referenčný.Boli identifikované redundantné oblasti a kontigy boli ukotvené na 18 pseudochromozómoch pomocou Hi-C väzieb.Tento vysoko kvalitný a alelou definovaný referenčný genóm pre maniok je cenný pri identifikácii divergentných bi-alel na homológnych chromozómoch, čo umožňuje preskúmať diferenciáciu a dominanciu expresie bi-alel a ich základné evolučné hnacie sily.Uľahčilo to inováciu šľachtiteľských stratégií v manioku a iných vysoko heterozygotných plodinách.
8. Genomické pohľady na rýchly rast paulovnie a formovanie paulovnie čarodejníckej metly
Spolupracujúce zariadenie: Poľnohospodárska univerzita Henan
Časopis: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Tento projekt zostavil vysoko kvalitný jadrový genóm Paulownia fortunei s veľkosťou 511,6 Mb, pričom 93,2 % sekvencií bolo ukotvených na 20 pseudochromozómoch.Vyššia fotosyntetická účinnosť sa dosahuje integráciou fotosyntézy C3 a dráhy metabolizmu kyseliny crassulacean, čo mohlo prispieť k extrémne rýchlemu rastu stromov paulovnie.Dodatočné sekvenovanie genómu fytoplazmy PaWB v kombinácii s funkčnými analýzami naznačilo, že efektor PaWB-SAP54 priamo interaguje s Paulownia PfSPLa, čo následne spôsobuje degradáciu PfSPLa cestou sprostredkovanou ubikvitínom a vedie k vytvoreniu čarodejníckej metly.Údaje poskytli významný pohľad na biológiu paulovnie a regulačný mechanizmus tvorby PaWB.
Genóm zvierat – Hlboký pohľad na vývoj druhov
1.Genóm Nautilus pompilius osvetľuje vývoj oka a biomineralizáciu
Spolupracujúce zariadenie: Juhočínsky morský oceánologický inštitút, CAS
Časopis: Prírodná ekológia a evolúcia
Impact Factor: 15,462
Tento projekt predstavil kompletný genóm pre Nautilus pompilius.Má minimalistický genóm medzi sekvenovanými hlavonožcami, ktorý je 730,58 Mb s contigN50 = 1,1 Mb.Výsledok hodnotenia BUSCO je 91,31 %.V kombinácii s transkriptómom, proteómom, génovou rodinou a fylogenetickou analýzou tento genóm poskytol základný odkaz na inovácie hlavonožcov, ako je dierkové oko a biomineralizácia.Výskum ukázal, že poškodenie úplnosti zhluku génov Hox môže súvisieť so zmiznutím lastúr mäkkýšov.Dôležité je, že viaceré genomické inovácie vrátane strát génov, nezávislej kontrakcie a expanzie špecifických génových rodín a ich pridružených regulačných sietí pravdepodobne formovali evolúciu oka nautilusovej dierky.Genóm nautilus predstavoval cenný zdroj na rekonštrukciu evolučných scenárov a genómových inovácií, ktoré formujú existujúce hlavonožce.
2. Analýza genómu Seadragon poskytuje pohľad na jeho fenotyp a miesto určenia pohlavia
Spolupracujúce zariadenie: Juhočínsky morský oceánologický inštitút, CAS
Časopis: Science Advances
Vplyvový faktor: 14,132
Tento projekt de novo sekvenoval samčie a samičie genómy draka obyčajného (Phyllopteryx taeniolatus) a jeho blízko príbuzných druhov, aligátorov (Syngnathoides biaculeatus).Veľkosť genómu Phyllopteryx taeniolatus je ~659 Mb（♂）a ~663 Mb（♀）, s contigN50 10,0Mb a 12,1mb.veľkosť genómu pre Phyllopteryx taeniolatus je 637 Mb（♂）a ~648 Mb（♀）, s contigN50 18,0 Mb a 21,0 Mb.Prostredníctvom fylogenetickej analýzy sú obyčajný seadragon a aligátor pipefish sesterským taxónom Syngnathinae a rozchádzali sa asi pred 27,3 miliónmi rokov.Transkripčné profily z evolučnej novinky, listovitých príloh, ukazujú, že bol kooptovaný súbor génov typicky zapojených do vývoja plutiev, ako aj obohatenie transkriptov pre potenciálne gény na opravu tkaniva a imunitnú obranu.Bol identifikovaný domnelý lokus určujúci pohlavie kódujúci gén amhr2y špecifický pre mužov, ktorý zdieľajú obyčajní seadragon a aligátori.Tento projekt poskytol kritický dôkaz pre štúdie adaptívnej evolúcie.
Čas odoslania: 19. september 2022