تطور الجينوم
علم الوراثة الطبيعة
يسلط تجميع الجينوم عالي الجودة الضوء على الخصائص الجينومية للجاودار والجينات المهمة من الناحية الزراعية
باكبيو |الومينا |خريطة بيونانو الضوئية |مجموعة الجينوم Hi-C |الخريطة الوراثية |عمليات مسح انتقائية |RNA-Seq |ايزو تسلسل |SLAF-seq
قدمت Biomarker Technologies الدعم الفني بشأن تسلسل Pacbio وتسلسل Hi-C وتحليل البيانات في هذه الدراسة.
يسلط الضوء
1. تم الحصول على أول جينوم الجاودار عالي الجودة على مستوى الكروموسومات، والذي يحتوي على حجم كروموسوم واحد أكبر من 1 جيجا بايت.
2. بالمقارنة مع جينوم Tu وAet وHv، لوحظت أحداث LTR-RT حديثة وفريدة من نوعها في جينوم الجاودار، والذي كان مسؤولاً عن تمديد حجم جينوم الجاودار.
3. حدث التباعد بين نبات الجاودار والقمح ثنائي الصيغة الصبغية بعد فصل الشعير عن القمح، وكان زمن التباعد للحدثين حوالي 9.6 و 15 مليون سنة مضت.
قد يتحكم فسفرة جينات FT في سمة العنوان المبكرة في الجاودار.
4. يشير تحليل الاجتياح الانتقائي إلى احتمال تورط ScID1 في تنظيم تاريخ العنوان واختياره المحتمل عن طريق التدجين في الجاودار
خلفية
خلفية
يعتبر الجاودار محصولًا غذائيًا وأعلافًا قيمًا، وهو مورد وراثي مهم لتحسين القمح والتريتيكال، ومادة لا غنى عنها لإجراء دراسات الجينوم المقارنة الفعالة في الأعشاب.يعتبر نبات الجاودار Weining، وهو أحد الأصناف المزهرة المبكرة المزروعة في الصين، متميزًا بسبب مقاومته واسعة النطاق لكل من البياض الدقيقي والصدأ المخطط.لفهم الأساس الجيني والجزيئي لصفات نخبة الجاودار ولتعزيز الدراسات الجينومية والتربية في الجاودار والمحاصيل ذات الصلة، قمنا هنا بتسلسل وتحليل جينوم الجاودار Weining.
الإنجازات
الجاودار الجينوم
تم إنشاء جينوم الجاودار من خلال تمشيط قراءات PacBio SMRT، وتسلسل Illumina قصير القراءة، بالإضافة إلى تلك المأخوذة من التقاط تشكيل الكروماتين (Hi-C)، ورسم الخرائط الجينية، وتحليل BioNano.تمثل contigs المجمعة (7.74 جيجا بايت) 98.47٪ من حجم الجينوم المقدر (7.86 جيجا بايت)، مع 93.67٪ من contigs (7.25 جيجا بايت) مخصصة لسبعة كروموسومات.شكلت العناصر المتكررة 90.31% من الجينوم المجمع.
الجاودار الجينوم
تم تطوير خريطة الارتباط الجيني (WJ) باستخدام 295 نباتًا من طراز F2 مشتقة من تهجين سلالتين أصليتين من الجاودار (Weining × Jingzhou)
خريطة اتصال Hi-C لكروموسومات Weining الجاودار السبعة المجمعة (1R - 7R)
محاذاة بين الكروموسومات السبعة المجمعة في Weining rye ومجموعات ربط الجاودار السبعة التي تم تطويرها باستخدام مجموعة Lo7 x Lo255 RIL
تم العثور على قيمة مؤشر تجميع LTR (LAI) لجينوم الجاودار لتكون 18.42 وتم تحديد 1393 (96.74٪) من جينات BUSCO المحفوظة للغاية البالغ عددها 1440 جينًا. وتشير هذه النتائج إلى أن تسلسل جينوم Weining الجاودار ذو جودة عالية في كل من الجينات. والمناطق الجينية.تم التنبؤ بإجمالي 86991 جينًا لترميز البروتين، بما في ذلك 45596 جينًا عالي الثقة (HC) و41395 جينًا منخفض الثقة (LC).
2. تحليل TEs
تحليل TEs.تمت الإشارة إلى إجمالي 6.99 جيجا بايت، وهو ما يمثل 90.31% من مجموعة Weining، على أنها TEs، والتي تضمنت 2,671,941 عنصرًا تنتمي إلى 537 عائلة.كان محتوى TE هذا أعلى بشكل واضح من المحتوى الذي تم الإبلاغ عنه سابقًا لـ Ta (84.70٪) أو Tu (81.42٪) أو Aet (84.40٪) أو WEW (82.20٪) أو Hv (80.80٪).كانت عمليات إعادة النقل المتكررة الطويلة (LTR-RTs)، بما في ذلك عناصر Gypsy و Copia وعناصر RT غير المصنفة، هي TEs المهيمنة، وشغلت 1 84.49٪ من محتوى TE المشروح و 76.29٪ من جينوم Weining المجمع؛كانت نقلات CACTA DNA هي ثاني أكثر TEs وفرة، حيث شكلت 11.68٪ من محتوى TE المشروح و10.55٪ من جينوم Weining المجمع.
تحليل عناصر الينقولات من الجاودار
كان لدى Weining Rye نسبة عالية نسبيًا من الإدخالات الحديثة لـ LTR-RTs مع ظهور ذروة التضخيم منذ حوالي 0.5 مليون سنة (MYA)، والتي كانت الأحدث بين الأنواع الأربعة؛الذروة الأخرى، حدثت منذ 1.7 مليون سنة تقريبًا، وكانت أقدم وشوهدت أيضًا في الشعير.على مستوى العائلة الفائقة، تم العثور على رشقات نارية حديثة جدًا من عناصر Copia في Weining rye عند 0.3 MYA، في حين شكلت تضخيم Gypsy RTs بشكل مهيمن نمط التوزيع ثنائي النسق لديناميكيات انفجار LTR-RT.
3. التحقيق في تطور جينوم الجاودار وتخليق الكروموسوم
حدث التباعد بين الجاودار والقمح ثنائي الصيغة الصبغية بعد فصل الشعير عن القمح، وكانت أوقات التباعد للحدثين حوالي 9.6 و15 مليون سنة على التوالي.كانت 1R و2R و3R على خط واحد تمامًا مع المجموعات 1 و2 و3 كروموسومات القمح، على التوالي.تم العثور على 4R، 5R، 6R، 7R، اندماجات وقطاعات واسعة النطاق.
4. تحليل ازدواجية الجينات وتأثيرها على جينات التخليق الحيوي للنشا
والجدير بالذكر أن أعداد الجينات المكررة جنبًا إلى جنب (TDGs) والجينات المكررة تقريبًا (PDGs) في Weining rye كانت أعلى من تلك الموجودة في Tu وAet وHv وBd وOs.كانت الجينات المكررة المنقولة (TrDGs) أيضًا أكثر عددًا من تلك الموجودة خصيصًا لـ Tu وAet.يصاحب توسع جينوم الجاودار أعدادًا أكبر من ازدواج الجينات.ربما أدت رشقات TE المتزايدة في الجاودار إلى عدد مرتفع من TrDGs.
التحليلات التطورية والكروموسومية لجينوم الجاودار
تحليل ازدواجية جينات الجاودار وتأثيرها على تنوع الجينات المرتبطة بالتخليق الحيوي للنشا (SBRGs)
5. تشريح بروتين تخزين بذور الجاودار (SSP) مواضع الجينات
تم تحديد أربعة مواضع كروموسومية (Sec-1 إلى Sec-4) تحدد الجاودار SSPs على 1R أو 2R.تطورت جينات α-gliadin مؤخرًا فقط في القمح والأنواع ذات الصلة الوثيقة بعد انحراف القمح عن الجاودار.
6. فحص عامل النسخ (TF) وجينات مقاومة الأمراض
تحليل مواضع الجاودار سيكالين
كان لدى Weining Rye عدد أكبر من الجينات المرتبطة بمقاومة الأمراض (DRA) (1،989، البيانات التكميلية 3) مقارنة بـ Tu (1،621)، و Aet (1،758)، و Hv (1،508)، و Bd (1،178)، و Os (1،575)، و A (1،836) ) ، B (1728) و D (1888) الجينومات الفرعية للقمح الشائع.
7. دراسة سمات التعبير الجيني المرتبطة بسمة العنوان المبكرة
تم شرح اثنين من جينات FT ذات تعبير عالٍ نسبيًا في ظل ظروف اليوم الطويل، ScFT1 وScFT2، في مجموعة جينوم Weining.تم العثور على اثنين من بقايا الأحماض الأمينية من الفسفرة ScFT2 (S76 و T132) ذات علاقة مع تقليل التحكم في الوقت
ميزات التعبير التنموي والجيني المرتبطة بسمة العنوان المبكرة لـ Weining Rye
8. تعدين مناطق الكروموسومات والمواقع التي يحتمل أن تكون متورطة في تدجين الجاودار
تم استخدام ما مجموعه 123647 SNPs لإجراء تحليل الاجتياح الذاتي بين الجاودار المزروع وS. vavilovii.11 إشارة مسح انتقائية تم تحديدها بواسطة مؤشر التخفيض (DRI) ومؤشر التثبيت (FST) وطريقة XP-CLR.تم العثور على ScID1 تورط محتمل في تنظيم تاريخ العنوان.
تحديد وتحليل مناطق الكروموسومات والمواقع التي يحتمل أن تكون ذات صلة بتدجين الجاودار
مرجع
لي غيغاواط وآخرون.يسلط تجميع الجينوم عالي الجودة الضوء على الخصائص الجينومية للجاودار والجينات المهمة من الناحية الزراعية.علم الوراثة الطبيعية (2021)
الأخبار ويسلط الضوء يهدف إلى مشاركة أحدث الحالات الناجحة مع Biomarker Technologies، والتقاط الإنجازات العلمية الجديدة بالإضافة إلى التقنيات البارزة المطبقة أثناء الدراسة.
وقت النشر: 05 يناير 2022