През 2021 г. BMKGENE стана свидетел на 31 De novo геномни изследвания, успешно публикувани в списания с голямо въздействие с общ импакт фактор над 320. 15 от статиите са в съавторство, 4 от тях са в съавторство като първи автори от BMKGENE
Веднага след началото на 2022 г. вече има две научни статии, публикувани съответно в списание „Natural Genetics“ и „Molecular Plant“.Те са: „Два различни хаплотипа от силно хетерозиготен геном на личи предполагат независими събития на опитомяване за ранни и късно зреещи сортове“ (Изследване на генома на личи, проведено от Колеж по градинарство, Южнокитайски селскостопански университет и научни сътрудници, публикувано в Natural Genetics. ) и „Геномни последователности на петте вида Sitopsis на Aegilops и произхода на B-субгенома на полиплоидна пшеница“ (Геном на пет видове Sitopsis, проведено от изследователския екип на професор Бао Лиу от Североизточния нормален университет.).Ние също ще прегледаме тези две статии и ще ги споделим с нашите читатели.
Сега нека хвърлим един поглед на отличните изследователски статии, публикувани през 2021 г. в съавторство на BMK и нашите съвместни съоръжения.
Растителен геном — Пробив при много видове.
1. Висококачествен геномен комплект подчертава геномните характеристики на ръжта и агрономически важни гени
Съвместно съоръжение: Земеделски университет Хенан
Вестник: Естествена генетика
Импакт фактор: 38.31
В този проект беше секвениран геномът на ръж Weining, елитен китайски сорт ръж.Сглобените контиги (7,74 Gb) представляват 98,47% от изчисления размер на генома (7,86 Gb), като 93,67% от контигите (7,25 Gb) са присвоени на седем хромозоми.Повтарящите се елементи представляват 90,31% от сглобения геном.По-нататъшните анализи на сглобката Weining хвърлят нова светлина върху геномните дупликации в целия геном и тяхното въздействие върху гените за биосинтеза на нишесте, физическата организация на сложните проламинови локуси, характеристиките на генната експресия, лежащи в основата на ранната заглавна черта и предполагаемите свързани с опитомяването хромозомни региони и локуси в ръжта.Тази геномна последователност обещава да ускори геномните и размножителните изследвания в ръжта и свързаните с нея зърнени култури.
2. Роза без бодли: геномни прозрения, свързани с адаптирането към влага
Съвместно съоръжение: Институт по ботаника Кунмин, Китайска академия на науките
Вестник: Национален научен преглед
Импакт фактор: 17.273
В този проект бяха събрани проби от „Basye's Thornless“ (BT, сорт без бодли на Rosa wichuraiana), „Old Blush“ (OB, генотип на основател при опитомяването на розата), техните F1 хибриди и BCF1.И беше генериран висококачествен референтен геномен комплект за идентифициране на генетични елементи, свързани с развитието на стъблото.Размерът на генома е около 530,6 Mb.За да се провери качеството на сглобения геном, бяха извършени анализи като сравнение на генетична карта, BUSCO, повторно сглобяване на четения на NGS, сравнение с OB хаплотип, контрол на базовия процент на грешки в последователността и проверка на стойността на индекса на сглобяване на LTR за целия геном (LAI=20,03).Това изследване разкрива сложния модел на наследяване и регулаторния механизъм на бодлите на стъблото и ни предостави основа и нови ресурси за изучаване на биологията на розата и мините молекулярни маркери, свързани с важни черти.
3. Целогеномна последователност на синтезирани алополиплоиди в Cucumis разкрива прозрения за еволюцията на генома на алополиплоидизацията
Съвместно съоръжение: Селскостопански университет в Нанкин
Вестник: Advanced Science
Импакт фактор: 16.801
Това проучване съобщава за висококачествен геном на синтетичен алотетраплоид, получен с помощта на междувидова хибридизация между краставица (C. sativus, 2n = 14) и нейните диви сродни видове (C. hystrix, 2n = 24) и последващо дублиране на хромозоми, което е първото напълно секвениран синтетичен алополиплоид.Сглобяването на генома приложи работния процес на „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina” секвениране, което доведе до размер на генома от 530,8Mb и контиг N50 = 6,5Mb.Отчитанията бяха приписани на 19 псевдохромозоми и субгеноми.Резултатите показват, че хибридизацията, а не дублирането на генома, причинява по-голямата част от геномните промени както в ядрените, така и в cp геномите.Предполага се, че фиксираната хетерозиготност осигурява на C.×hytivus повишена адаптация към стреса.Резултатите предоставят нови прозрения за еволюцията на полиплоидията на растенията и предлагат бъдеща стратегия за размножаване за бъдещи култури.
4. Сравнителни анализи на генома подчертават медиираното от транспозон разширяване на генома и еволюционната архитектура на 3D геномно сгъване в памука
Съвместно съоръжение: Селскостопански университет Huazhong
Вестник: Молекулярна биология и еволюция
Импакт фактор: 16.242
Този проект използва Nanopore Sequencing за сглобяване на генома на три вида памук, а именно: Gossypium rotundifolium (K2, размер на генома = 2.44Gb, contigN50 = 5.33Mb), G. arboreum (A2, размер на генома = 1.62Gb, contigN50 = 11.69Mb) и G. raimondii (D5, размер на генома = 0,75 Gb, contigN50 = 17,04 Gb).Над 99% от трите генома са сглобени чрез Hi-C.Резултатите от BUSCO анализа са съответно 92,5%, 93,9% и 95,4%.Всички тези числа показват, че трите сглобени генома са референтни.Сравнителните анализи на генома документираха подробностите за специфичната за линията TE амплификация, допринасяща за големите разлики в размера на генома.Това изследване хвърля светлина върху ролята на медиираното от транспозон разширяване на генома в еволюцията на структурата на хроматина от по-висок ред в растенията.
5. Сглобяване в хромозомен мащаб и анализ на генома на реколтата от биомаса Miscanthus lutarioriparius
Съвместно съоръжение: CAS Център за върхови постижения в молекулярните науки за растенията
Вестник: Nature Communications
Импакт фактор: 14.912
Този проект съобщава за сглобяване на хромозомен мащаб на генома на Miscanthus lutarioriparius чрез комбиниране на Oxford Nanopore секвениране и Hi-C технологии.Сглобката от 2,07 Gb покрива 96,64% от генома, с контиг N50 от 1,71 Mb.Около 94,30% от общите последователности са закотвени в 19 псевдохромозоми.Чрез сравнение с BAC последователност, LAI оценка, BUSCO оценка, повторно сглобяване с NGS данни, повторно сглобяване на транскриптомни данни, геномът беше оценен като висококачествен и непрекъснат.Алотетраплоиден произход на M. lutarioriparius се потвърждава с помощта на центромерни сателитни повторения.Тандемните дублирани гени на M. lutarioriparius са функционално обогатени не само по отношение на реакцията на стрес, но и биосинтезата на клетъчната стена.Генните дубликати вероятно играят роля във фотосинтезата на C4 и допринасят за фотосинтезата на Miscanthus C4 при ниска температура.Изследването предостави важна справка за изучаване на многогодишни растения.
6. Сглобяване на генома на Camptotheca acuminata на ниво хромозома дава представа за еволюционния произход на биосинтезата на камптотецин
Съвместно съоръжение: Съчуански университет
Вестник: Nature Communications
Импакт фактор: 14.912
Този проект съобщава за висококачествен геномен комплект на ниво хромозома C. acuminata с размер на генома 414,95Mb и contingN50 1,47Mb.Открихме, че C. acuminata изпитва независимо дублиране на целия геном и множество гени, произлизащи от него, са свързани с биосинтезата на камптотецин.Функционалната дивергенция на гена LAMT и положителната еволюция на два SLAS гена следователно допринесоха значително за биосинтезата на камптотецин в C. acuminata.Резултатите подчертават значението на висококачественото сглобяване на генома при идентифицирането на генетични промени в еволюционния произход на вторичен метаболит.
7. Алелно дефинираният геном разкрива двуалелна диференциация по време на еволюцията на маниока
Съвместен механизъм: Китайска академия за тропически селскостопански науки
Вестник: Молекулярно растение
Импакт фактор: 13.162
Този проект събра референтен геном за маниока с contigN50 1.1Mb, използвайки платформа за секвениране на Pacific Biosciences (PacBio).След оценка от BUSCO, LAI индекс и генетична карта с висока плътност, събраният геном се потвърждава като референтен.Излишните региони бяха идентифицирани и контигите бяха закотвени върху 18 псевдохромозоми с помощта на Hi-C връзки.Този висококачествен и алел-дефиниран референтен геном за маниока е ценен за идентифициране на различни би-алели на хомоложни хромозоми, което позволява да се изследва диференциацията и доминирането на експресията на би-алелите и техните основни еволюционни движещи сили.Той улесни иновативните стратегии за развъждане на маниока и други силно хетерозиготни култури.
8. Геномни прозрения за бързия растеж на пауловниите и формирането на метлата на вещиците от пауловния
Механизъм за сътрудничество: Земеделски университет в Хенан
Вестник: Молекулярно растение
Импакт фактор: 13.162
Този проект събра висококачествен ядрен геном на Paulownia fortunei с размер 511,6 Mb, като 93,2% от последователностите са закотвени към 20 псевдохромозоми.По-висока фотосинтетична ефективност се постига чрез интегриране на C3 фотосинтеза и пътя на метаболизма на киселината на крассулата, което може да е допринесло за изключително бързия растеж на дърветата пауловния.Допълнително геномно секвениране на PaWB фитоплазма, комбинирано с функционални анализи, показва, че ефекторът PaWB-SAP54 директно взаимодейства с Paulownia PfSPLa, което от своя страна причинява разграждането на PfSPLa чрез убиквитин-медиирания път и води до образуването на вещерска метла.Данните предоставиха значителна представа за биологията на пауловниите и регулаторния механизъм за образуване на PaWB.
Животински геном – Дълбоки прозрения за еволюцията на видовете
1. Геномът на Nautilus pompilius осветява еволюцията на очите и биоминерализацията
Съвместно съоръжение: Институт по океанология на Южнокитайско море, CAS
Вестник: Естествена екология и еволюция
Импакт фактор: 15.462
Този проект представи пълен геном на Nautilus pompilius.Той има минималистичния геном сред секвенираните главоноги, който е 730,58Mb с contigN50 = 1,1Mb.Резултатът от оценката на BUSCO е 91,31%.Комбиниран с транскриптом, протеом, генна фамилия и филогенетичен анализ, този геном предостави фундаментална справка за нововъведенията в главоногите, като око на дупка и биоминерализация.Изследването показва, че увреждането на пълнотата на Hox генния клъстер може да е свързано с изчезването на черупката на мекотелите.Важно е, че множество геномни иновации, включително загуби на гени, независимо свиване и разширяване на специфични генни семейства и свързаните с тях регулаторни мрежи вероятно са оформили еволюцията на окото на наутилуса.Геномът на наутилус представлява ценен ресурс за реконструкция на еволюционните сценарии и геномни иновации, които оформят съществуващите главоноги.
2. Анализът на генома на Seadragon дава представа за неговия фенотип и локус на определяне на пола
Съвместно съоръжение: Институт по океанология на Южнокитайско море, CAS
Вестник: Научни постижения
Импакт фактор: 14.132
Този проект de novo секвенира мъжките и женските геноми на обикновения морски дракон (Phyllopteryx taeniolatus) и неговите тясно свързани видове, алигаторът (Syngnathoides biaculeatus).Размерът на генома на Phyllopteryx taeniolatus е ~659 Mb（♂）и ~663 Mb（♀）, с contigN50 от 10,0Mb и 12,1mb.размерът на генома за Phyllopteryx taeniolatus е 637 Mb（♂） и ~648 Mb（♀）, с contigN50 от 18.0Mb и 21.0Mb.Чрез филогенетичен анализ обикновеният морски дракон и алигаторът са сестрински таксон на Syngnathinae и са се отделили преди около 27,3 милиона години.Транскрипционните профили от еволюционна новост, листоподобните придатъци, показват, че набор от гени, обикновено участващи в развитието на перките, са били кооптирани, както и обогатяване на транскрипти за потенциално възстановяване на тъкани и гени за имунна защита.Беше идентифициран предполагаем определящ пола локус, кодиращ мъжки специфичен amhr2y ген, споделен от обикновен морски дракон и алигатор.Този проект предостави критични доказателства за проучвания на адаптивната еволюция.
Време на публикуване: 19 септември 2022 г