EVOLUCE GENOMU
přírodní genetika
Vysoce kvalitní sestava genomu zvýrazňuje genomové vlastnosti žita a agronomicky důležité geny
PacBio |Illumina |Bionano optická mapa |Hi-C Genome Assembly |Genetická mapa |Selektivní zametání |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Společnost Biomarker Technologies poskytla v této studii technickou podporu pro sekvenování Pacbio, sekvenování Hi-C a analýzu dat.
Zvýraznění
1. Byl získán první genom Rye vysoké kvality na chromozomální úrovni, který má velikost jednoho chromozomu větší než 1 Gb.
2.Ve srovnání s genomem Tu, Aet a Hv byly v genomu Žita pozorovány jedinečné nedávné události LTR-RT, které byly zodpovědné za rozšíření velikosti genomu žita.
3. K divergenci mezi žitem a diploidními pšenicemi došlo po oddělení ječmene od pšenice, přičemž doby divergence pro tyto dvě události byly přibližně 9,6 a 15 MYA .
Fosforylace FT genů může u žita kontrolovat časnou hlavičku.
4. Selektivní sweep analýza ukazuje na možné zapojení ScID1 do regulace data hlavičky a její pravděpodobnou selekci domestikací v žitě
Pozadí
Pozadí
Žito je cenná potravinářská a krmná plodina, důležitý genetický zdroj pro zlepšení pšenice a tritikale a nepostradatelný materiál pro efektivní srovnávací genomické studie trav.Weining žito, raně kvetoucí odrůda pěstovaná v Číně, vyniká svou širokospektrální odolností jak proti padlí, tak rzi pruhované.Abychom porozuměli genetickému a molekulárnímu základu elitních znaků žita a podpořili genomické a šlechtitelské studie žita a příbuzných plodin, sekvenovali jsme a analyzovali genom žita Weining.
Úspěchy
Žitný genom
Ryeův genom byl zkonstruován česáním PacBio SMRT čtení, krátkým čtením Illumina sekvenování, stejně jako těch ze zachycení konformace chromatinu (Hi-C), genetického mapování a BioNano analýzy.Sestavené kontigy (7,74 Gb) představovaly 98,47 % odhadované velikosti genomu (7,86 Gb), přičemž 93,67 % kontigů (7,25 Gb) bylo přiřazeno sedmi chromozomům.Opakující se prvky tvořily 90,31 % sestaveného genomu.
Žitný genom
Mapa genetických vazeb (WJ) vyvinutá s použitím 295 rostlin F2 pocházejících z křížení dvou krajových odrůd žita (Weining × Jingzhou)
Hi-C kontaktní mapa sedmi sestavených Weiningových žitných chromozomů (1R – 7R)
Zarovnání mezi sedmi sestavenými chromozomy žita Weining a sedmi vazebnými skupinami žita vyvinuté pomocí populace Lo7 x Lo255 RIL
Bylo zjištěno, že hodnota LTR Assembly Index (LAI) genomu žita je 18,42 a bylo identifikováno 1 393 (96,74 %) z 1 440 vysoce konzervovaných genů BUSCO. Tyto výsledky naznačují, že sekvence genomu žita Weining má vysokou kvalitu v obou intergenech. a genové oblasti.Bylo předpovězeno celkem 86 991 genů kódujících protein, včetně 45 596 genů s vysokou spolehlivostí (HC) a 41 395 genů s nízkou spolehlivostí (LC).
2. Analýza TE
Analýza TE.Celkem 6,99 Gb, což představuje 90,31 % sestavy Weining, bylo označeno jako TE, které zahrnovalo 2 671 941 prvků patřících do 537 rodin.Tento obsah TE byl jasně vyšší než obsah dříve uváděný pro Ta (84,70 %), Tu (81,42 %), Aet (84,40 %), WEW (82,20 %) nebo Hv (80,80 %).Retrotranspozony s dlouhými terminálními repeticemi (LTR-RT), včetně Gypsy, Copia a neklasifikovaných prvků RT, byly dominantními TE a 1 zabíraly 84,49 % anotovaného obsahu TE a 76,29 % sestaveného Weiningova genomu;CACTA DNA transpozony byly druhými nejhojnějšími TE, tvořily 11,68 % anotovaného obsahu TE a 10,55 % sestaveného Weiningova genomu.
Analýza transposonových prvků žita
Weining žito mělo poměrně vysoký podíl nedávných inzercí LTR-RT s vrcholem amplifikace se objevil asi před 0,5 miliony let (MYA), což bylo nejnovější ze čtyř druhů;druhý vrchol, nastal přibližně 1,7 MYA, byl starší a byl také pozorován u ječmene.Na úrovni nadrodiny byly nalezeny velmi nedávné výbuchy prvků Copia v žitě Weining při 0,3 MYA, zatímco amplifikace cikánských RT dominantně formovaly bimodální distribuční vzorec dynamiky vzplanutí LTR-RT.
3. Studium evoluce genomu žita a syntézy chromozomů
K divergenci mezi žitem a diploidními pšenicemi došlo po oddělení ječmene od pšenice, přičemž časy divergence pro tyto dvě události byly přibližně 9,6 a 15 MYA, v tomto pořadí.1R, 2R, 3R byly zcela kolineární se skupinami 1, 2 a 3 chromozomů pšenice, v daném pořadí.4R, 5R, 6R, 7R bylo zjištěno, že existují rozsáhlé fúze a segmenty.
4. Analýza genových duplikací a jejich vliv na geny biosyntézy škrobu
Je pozoruhodné, že počty tandemově duplikovaných genů (TDG) a proximálně duplikovaných genů (PDG) Weining žita byly oba vyšší než počty nalezené pro Tu, Aet, Hv, Bd a Os.Transponované duplikované geny (TrDG) byly také četnější než ty, které byly konkrétně nalezeny pro Tu a Aet.Expanze genomu žita je doprovázena vyšším počtem genových duplikací.Zvýšené výbuchy TE v žitu mohly vést ke zvýšenému počtu TrDG.
Evoluční a chromozomové syntezické analýzy genomu žita
Analýza duplikací žitných genů a jejich dopad na diverzitu genů souvisejících s biosyntézou škrobu (SBRGs)
5. Pitva genových lokusů pro zásobní protein žita (SSP).
Na 1R nebo 2R byly identifikovány čtyři chromozomální lokusy (Sec-1 až Sec-4) specifikující SSP žita.Geny a-gliadinu se vyvinuly teprve nedávno v pšenici a blízce příbuzných druzích po divergenci pšenice od žita.
6. Vyšetření transkripčního faktoru (TF) a genů rezistence vůči chorobám
Analýza lokusů žitného sekalinu
Weining žito mělo více genů spojených s odolností vůči chorobám (DRA) (1 989, doplňková data 3) než 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) subgenomy pšenice obecné.
7. Zkoumání znaků genové exprese spojených s časným znakem hlavičky
Dva FT geny s relativně vysokou expresí za podmínek dlouhého dne, ScFT1 a ScFT2, byly anotovány v sestavení Weiningova genomu.U dvou aminokyselinových zbytků fosforylace ScFT2 (S76 a T132) byl nalezen vztah se snížením časové kontroly
Vývojové rysy a rysy genové exprese spojené s ranou hlavičkou žita Weining
8. Těžba chromozomálních oblastí a lokusů potenciálně zapojených do domestikace žita
Celkem 123 647 SNP bylo použito k provedení selektivní analýzy mezi kultivovaným žitem a S. vavilovii.11 selektivních rozmítacích signálů identifikovaných redukčním indexem (DRI), fixačním indexem (FST) a metodou XP-CLR.ScID1 bylo zjištěno možné zapojení do regulace data záhlaví.
Identifikace a analýza chromozomálních oblastí a lokusů potenciálně souvisejících s domestikací žita
Odkaz
Li GW a kol.Vysoce kvalitní sestava genomu zvýrazňuje genomové vlastnosti žita a agronomicky důležité geny.Přírodní genetika (2021)
Novinky a hlavní události si klade za cíl sdílet nejnovější úspěšné případy s Biomarker Technologies, zachycovat nové vědecké úspěchy i prominentní techniky použité během studie.
Čas odeslání: leden-05-2022