V roce 2021 byl BMKGENE svědkem 31 de novo genomových výzkumů úspěšně publikovaných ve vysoce impaktovaných časopisech s celkovými impakt faktory přes 320. 15 článků bylo spoluautorem 4 z nich byly spoluautory jako první autoři BMKGENE
Hned po začátku roku 2022 již byly publikovány dva výzkumné články v časopisech „Natural Genetics“ a „Molecular Plant“.Jsou to: „Dva odlišné haplotypy z vysoce heterozygotního genomu liči naznačují nezávislé domestikace pro rané a pozdně dozrávající kultivary“ (výzkum genomu liči, vedený College of Horticulture, South China Agricultural University a vědeckými spolupracovníky, publikovaný na Natural Genetics. ) a „Sekvence genomu pěti druhů Sitopsis Aegilops a původ polyploidního B-subgenomu pšenice“ (genom pěti druhů Sitopsis, vedený výzkumným týmem profesora Bao Liu z Northeast Normal University.).Tyto dva články také zkontrolujeme a podělíme se o ně s našimi čtenáři.
Nyní se podívejme na vynikající výzkumné články publikované v roce 2021, jejichž spoluautory jsou BMK a naše spolupracující zařízení.
Rostlinný genom — Průlomové objevy u více druhů.
1. Vysoce kvalitní sestava genomu zdůrazňuje genomové vlastnosti žita a agronomicky důležité geny
Spolupracující zařízení: Henan Agricultural University
Časopis: Přírodní genetika
Impact Factor: 38,31
V tomto projektu byl sekvenován genom žita Weining, elitní odrůdy čínského žita.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.Další analýzy Weiningova sestavení vrhají nové světlo na genové duplikace v celém genomu a jejich dopad na geny biosyntézy škrobu, fyzickou organizaci komplexních lokusů prolaminu, rysy genové exprese, které jsou základem znaku časného záhlaví a domnělé chromozomální oblasti a lokusy v žitě spojené s domestikací.Tato sekvence genomu slibuje urychlení genomických a šlechtitelských studií u žita a příbuzných obilných plodin.
2. Růže bez trnů: genomické poznatky spojené s adaptací vlhkosti
Spolupracující zařízení: Botanický ústav Kunming, Čínská akademie věd
Journal: National Science Review
Impact Factor: 17,273
V rámci tohoto projektu byly odebrány vzorky 'Basye's Thornless' (BT, kultivar Rosa wichuraiana bez trnků), 'Old Blush' (OB, zakladatelský genotyp v domestikaci růží), jejich F1 hybridy a BCF1.A byla vytvořena vysoce kvalitní sestava referenčního genomu k identifikaci genetických prvků souvisejících s vývojem ostnů na kmeni.Velikost genomu je asi 530,6 Mb.Pro ověření kvality sestaveného genomu byly provedeny analýzy jako srovnání genetické mapy, BUSCO, opětovné sestavení čtení NGS, srovnání s OB haplotypem, kontrola sekvenační základní chybovosti a kontrola hodnoty LTR shromáždění indexu v celém genomu (LAI=20,03).Tento výzkum odhaluje složitý vzor dědičnosti a regulační mechanismus kmenových bodlin a poskytl nám základ a nové zdroje pro studium biologie růže a těžbu molekulárních markerů spojených s důležitými vlastnostmi.
3. Celogenomová sekvence syntetizovaných allopolyploidů v cucumis odhaluje pohledy na vývoj genomu allopolyploidizace
Spolupracující zařízení: Zemědělská univerzita v Nanjingu
Časopis: Advanced Science
Impact Factor: 16,801
Tato studie popisuje vysoce kvalitní genom syntetického alotetraploidu získaného pomocí mezidruhové hybridizace mezi okurkou (C. sativus, 2n = 14) a jejími divokými příbuznými druhy (C. hystrix, 2n = 24) a následnou duplikací chromozomů, která je první plně sekvenovaný syntetický allopolyploid.Sestavení genomu použilo pracovní postup sekvenování „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina“, což vedlo k velikosti genomu 530,8 Mb a contig N50 = 6,5 Mb.Čtení byla přiřazena k 19 pseudochromozomům a subgenomům.Výsledky ukázaly, že hybridizace, spíše než duplikace genomu, způsobuje většinu genomových změn jak v jaderném, tak v cp genomu.To naznačuje, že fixní heterozygotnost poskytuje C.×hytivus zvýšenou adaptaci na stres.Výsledky poskytují nový pohled na vývoj polyploidie rostlin a nabízejí perspektivní šlechtitelskou strategii pro budoucí plodiny.
4. Srovnávací analýzy genomu Zdůrazněte transposonem zprostředkovanou expanzi genomu a evoluční architekturu 3D genomového skládání v bavlně
Spolupracující zařízení: Zemědělská univerzita Huazhong
Časopis: Molekulární biologie a evoluce
Impakt faktor: 16,242
Tento projekt využíval sekvenování Nanopore k sestavení genomu tří druhů bavlny, jmenovitě: Gossypium rotundifolium (K2, velikost genomu = 2,44 Gb, contigN50 = 5,33 Mb), G. arboreum (A2, velikost genomu = 1,62 Gb, contigN50 = 11,69M), a G. raimondii (D5, velikost genomu = 0,75 Gb, contigN50 = 17,04 Gb).Přes 99 % všech tří genomů bylo sestaveno pomocí Hi-C.Výsledky analýzy BUSCO jsou 92,5 %, 93,9 % a 95,4 %.Všechna tato čísla indikovala, že tři sestavení genomů jsou referenčního stupně.Srovnávací analýzy genomu dokumentovaly detaily amplifikace TE specifické pro linii přispívající k velkým rozdílům ve velikosti genomu.Tato studie vrhá světlo na roli expanze genomu zprostředkované transposony ve vývoji struktury chromatinu vyššího řádu v rostlinách.
5. Sestavení a analýza biomasy plodin Miscanthus lutarioriparius genom
Spolupracující zařízení: Centrum excelence CAS v molekulárních rostlinných vědách
Journal: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Tento projekt ohlásil sestavení genomu Miscanthus lutarioriparius v měřítku chromozomů kombinací sekvenování Oxford Nanopore a technologií Hi-C.Sestava 2,07 Gb pokrývá 96,64 % genomu s kontigem N50 1,71 Mb.Asi 94,30 % celkových sekvencí bylo ukotveno do 19 pseudochromozomů.Prostřednictvím srovnání se sekvencí BAC, hodnocení LAI, hodnocení BUSCO, opětovného sestavení s daty NGS, opětovného sestavení transkriptomových dat byl genom vyhodnocen jako vysoce kvalitní a kontinuita.Allotetraploidní původ M. lutarioriparius je potvrzen pomocí centromerických satelitních repetic.Tandemové duplicitní geny M. lutarioriparius jsou funkčně obohaceny nejen z hlediska reakce na stres, ale i biosyntézy buněčné stěny.Duplikáty genů pravděpodobně hrají roli ve fotosyntéze C4 a přispívají k fotosyntéze Miscanthus C4 při nízké teplotě.Výzkum poskytl důležitou referenci pro studium víceletých rostlin.
6. Sestavení genomu Camptotheca acuminata na úrovni chromozomů poskytuje pohled na evoluční původ biosyntézy kamptotecinu
Spolupracující zařízení: Univerzita Sichuan
Journal: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Tento projekt ohlásil vysoce kvalitní sestavení genomu C. acuminata na úrovni chromozomů s velikostí genomu 414,95 Mb a contingN50 1,47 Mb.Zjistili jsme, že C. acuminata zažívá nezávislou duplikaci celého genomu a řada genů z ní odvozených souvisí s biosyntézou kamptotecinu.Funkční divergence genu LAMT a pozitivní evoluce dvou genů SLAS tedy oba významně přispěly k biosyntéze kamptotecinu u C. acuminata.Výsledky zdůraznily význam vysoce kvalitního sestavení genomu při identifikaci genetických změn v evolučním původu sekundárního metabolitu.
7.Alelově definovaný genom odhaluje bialelickou diferenciaci během evoluce kasavy
Spolupracující zařízení: Čínská akademie tropických zemědělských věd
Časopis: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Tento projekt sestavil referenční genom pro maniok s contigN50 1,1 Mb pomocí sekvenační platformy Pacific Biosciences (PacBio).Po vyhodnocení pomocí BUSCO, indexu LAI a genetické mapy s vysokou hustotou je sestavený genom potvrzen jako referenční.Byly identifikovány redundantní oblasti a kontigy byly ukotveny na 18 pseudochromozomech pomocí Hi-C vazeb.Tento vysoce kvalitní a alelami definovaný referenční genom pro maniok je cenný při identifikaci divergentních bi-alel na homologních chromozomech, což umožňuje prozkoumat diferenciaci a dominanci exprese bi-alel a jejich základní evoluční hnací síly.Usnadnila inovaci šlechtitelských strategií u manioku a dalších vysoce heterozygotních plodin.
8. Genomické vhledy do rychlého růstu paulovnií a formování čarodějnického koštěte paulovnie
Spolupracující zařízení: Zemědělská univerzita Henan
Časopis: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Tento projekt sestavil vysoce kvalitní jaderný genom Paulownia fortunei o velikosti 511,6 Mb, přičemž 93,2 % sekvencí bylo ukotveno na 20 pseudochromozomech.Vyšší fotosyntetické účinnosti je dosaženo integrací C3 fotosyntézy a dráhy metabolismu kyseliny crassulacean, což mohlo přispět k extrémně rychlému růstu stromů paulovnie.Dodatečné sekvenování genomu fytoplazmy PaWB v kombinaci s funkčními analýzami ukázalo, že efektor PaWB-SAP54 přímo interaguje s Paulownia PfSPLa, což zase způsobuje degradaci PfSPLa cestou zprostředkovanou ubikvitinem a vede k vytvoření čarodějnického koštěte.Data poskytla významný pohled na biologii paulovnií a regulační mechanismus pro tvorbu PaWB.
Genom zvířat – Hluboký pohled na vývoj druhů
1. Genom Nautilus pompilius osvětluje evoluci oka a biomineralizaci
Spolupracující zařízení: South China Sea Institute of Oceanology, CAS
Časopis: Přírodní ekologie a evoluce
Impakt faktor: 15,462
Tento projekt představil kompletní genom pro Nautilus pompilius.Má minimalistický genom mezi sekvenovanými hlavonožci, který je 730,58 Mb s contigN50 = 1,1 Mb.Výsledek hodnocení BUSCO je 91,31 %.V kombinaci s transkriptomem, proteomem, genovou rodinou a fylogenetickou analýzou tento genom poskytl základní odkaz na inovace hlavonožců, jako je dírkové oko a biomineralizace.Výzkum ukázal, že poškození úplnosti shluku genů Hox může souviset s mizením lastur měkkýšů.Důležité je, že mnohočetné genomické inovace včetně genových ztrát, nezávislé kontrakce a expanze specifických genových rodin a jejich přidružených regulačních sítí pravděpodobně formovaly evoluci oka nautila.Genom nautila představoval cenný zdroj pro rekonstrukci evolučních scénářů a genomických inovací, které formují existující hlavonožce.
2. Analýza genomu seadragona poskytuje pohled na jeho fenotyp a místo určení pohlaví
Spolupracující zařízení: South China Sea Institute of Oceanology, CAS
Časopis: Science Advances
Impact Factor: 14,132
Tento projekt de novo sekvenoval samčí a samičí genomy dračince obecného (Phyllopteryx taeniolatus) a jeho blízce příbuzného druhu, aligátor trubice (Syngnathoides biaculeatus).Velikost genomu Phyllopteryx taeniolatus je ~659 Mb（♂）a ~663 Mb（♀）, s contigN50 10,0Mb a 12,1mb.velikost genomu pro Phyllopteryx taeniolatus je 637 Mb（♂）a ~648 Mb（♀）, s contigN50 18,0 Mb a 21,0 Mb.Prostřednictvím fylogenetické analýzy jsou mořský drak obecný a aligátor trubka sesterským taxonem Syngnathinae a rozcházeli se asi před 27,3 miliony let.Transkripční profily z evoluční novinky, listovitých příloh, ukazují, že byla kooptována sada genů typicky zapojených do vývoje ploutví a také obohacení transkriptů pro potenciální geny pro opravu tkání a imunitní obranu.Byl identifikován domnělý lokus určující pohlaví kódující gen amhr2y specifický pro samce sdílený obecným seadragonem a aligátorem.Tento projekt poskytl zásadní důkazy pro studie adaptivní evoluce.
Čas odeslání: 19. září 2022