Im Jahr 2021 wurden im Rahmen von BMKGENE 31 De-novo-Genomforschungen erfolgreich in hochwirksamen Fachzeitschriften mit einem Gesamt-Impact-Faktor von über 320 veröffentlicht. 15 der Artikel wurden gemeinsam verfasst, vier davon wurden als Erstautoren von BMKGENE gemeinsam verfasst
Gleich nach Beginn des Jahres 2022 wurden bereits zwei Forschungsartikel in den Zeitschriften „Natural Genetics“ und „Molecular Plant“ veröffentlicht.Sie lauten: „Zwei divergierende Haplotypen aus einem stark heterozygoten Litschi-Genom deuten auf unabhängige Domestikationsereignisse für früh und spät reifende Sorten hin“ (Litschi-Genomforschung, durchgeführt vom College of Horticulture, der South China Agricultural University und wissenschaftlichen Mitarbeitern, veröffentlicht auf Natural Genetics. ) und „Genomsequenzen der fünf Sitopsis-Arten von Aegilops und der Ursprung des polyploiden Weizen-B-Subgenoms“ (Genom der fünf Sitopsis-Arten, durchgeführt vom Forschungsteam von Professor Bao Liu von der Northeast Normal University.).Wir werden auch diese beiden Artikel überprüfen und mit unseren Lesern teilen.
Werfen wir nun einen Blick auf die hervorragenden Forschungsartikel, die im Jahr 2021 veröffentlicht wurden und von BMK und unseren kooperierenden Einrichtungen gemeinsam verfasst wurden.
Pflanzengenom – Durchbrüche bei der Mehrartenvielfalt.
1. Eine qualitativ hochwertige Genomassemblierung hebt die genomischen Merkmale und agronomisch wichtigen Gene des Roggens hervor
Kooperationseinrichtung: Henan Agricultural University
Zeitschrift: Natürliche Genetik
Impact-Faktor: 38,31
In diesem Projekt wurde das Genom von Weining-Roggen, einer Elite-Roggensorte Chinas, sequenziert.Die zusammengesetzten Contigs (7,74 Gb) machten 98,47 % der geschätzten Genomgröße (7,86 Gb) aus, wobei 93,67 % der Contigs (7,25 Gb) sieben Chromosomen zugeordnet waren.Repetitive Elemente machten 90,31 % des zusammengesetzten Genoms aus.Weitere Analysen der Weining-Assembly werfen ein neues Licht auf genomweite Genduplikationen und ihre Auswirkungen auf Gene der Stärkebiosynthese, die physikalische Organisation komplexer Prolamin-Loci, Genexpressionsmerkmale, die dem frühen Triebmerkmal zugrunde liegen, und mutmaßliche Domestizierungs-assoziierte chromosomale Regionen und Loci im Roggen.Diese Genomsequenz verspricht eine Beschleunigung der Genom- und Züchtungsstudien an Roggen und verwandten Getreidearten.
2.Rose ohne Stachel: genomische Erkenntnisse im Zusammenhang mit der Feuchtigkeitsanpassung
Kooperationseinrichtung: Kunming-Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften
Zeitschrift: National Science Review
Impact-Faktor: 17,273
In diesem Projekt wurden Proben von „Basye's Thornless“ (BT, eine stachelfreie Sorte von Rosa wichuraiana), „Old Blush“ (OB, ein Gründergenotyp bei der Domestizierung von Rosen), ihren F1-Hybriden und BCF1 gesammelt.Außerdem wurde eine qualitativ hochwertige Referenzgenomassemblierung erstellt, um genetische Elemente zu identifizieren, die mit der Entwicklung von Stammstacheln in Zusammenhang stehen.Die Genomgröße beträgt etwa 530,6 MB.Um die Qualität des zusammengesetzten Genoms zu überprüfen, wurden Analysen wie der Vergleich genetischer Karten, BUSCO, NGS-Reads-Reassemblierung, Vergleich mit dem OB-Haplotyp, Sequenzierungsbasisfehlerratenkontrolle und genomweite LTR-Assembly-Index-Wertprüfung (LAI = 20,03) durchgeführt.Diese Forschung enthüllte das komplexe Vererbungsmuster und den Regulierungsmechanismus von Stängelstacheln und lieferte uns eine Grundlage und neue Ressourcen für die Erforschung der Rosenbiologie und die Suche nach molekularen Markern, die mit wichtigen Merkmalen verbunden sind.
3. Gesamtgenomsequenz synthetisierter Allopolyploide in Cucumis gibt Einblicke in die Genomentwicklung der Allopolyploidisierung
Kooperationseinrichtung: Nanjing Agricultural University
Zeitschrift: Advanced Science
Schlagfaktor: 16,801
Diese Studie berichtete über das qualitativ hochwertige Genom eines synthetischen Allotetraploiden, das durch interspezifische Hybridisierung zwischen Gurke (C. sativus, 2n = 14) und ihrer wilden Verwandtenart (C. hystrix, 2n = 24) und anschließender Chromosomenduplikation erhalten wurde, was die erste ist vollständig sequenziertes synthetisches Allopolyploid.Bei der Zusammenstellung des Genoms wurde der Workflow „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina“-Sequenzierung angewendet, was zu einer Genomgröße von 530,8 MB und einem Contig-N50 = 6,5 MB führte.Die Lesevorgänge wurden 19 Pseudochromosomen und Subgenomen zugeordnet.Die Ergebnisse zeigten, dass Hybridisierung und nicht Genomduplikation die Mehrzahl der genomischen Veränderungen sowohl im Kern- als auch im CP-Genom verursacht.Es wurde vermutet, dass die feste Heterozygotie C.×hytivus eine erhöhte Stressanpassung ermöglicht.Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Evolution der Pflanzenpolyploidie und bieten eine zukünftige Züchtungsstrategie für zukünftige Nutzpflanzen.
4.Vergleichende Genomanalysen beleuchten die Transposon-vermittelte Genomexpansion und die evolutionäre Architektur der 3D-Genomfaltung in Baumwolle
Kooperationseinrichtung: Huazhong Agricultural University
Zeitschrift: Molekularbiologie und Evolution
Impact-Faktor: 16,242
Dieses Projekt verwendete Nanoporensequenzierung, um das Genom von drei Baumwollarten zusammenzustellen, nämlich: Gossypium rotundifolium (K2, Genomgröße = 2,44 GB, ContigN50 = 5,33 MB), G. arboreum (A2, Genomgröße = 1,62 GB, ContigN50 = 11,69 MB) und G. raimondii (D5, Genomgröße = 0,75 Gb, ContigN50 = 17,04 Gb).Über 99 % aller drei Genome wurden durch Hi-C zusammengesetzt.Die Ergebnisse der BUSCO-Analyse liegen bei 92,5 %, 93,9 % bzw. 95,4 %.Alle diese Zahlen deuten darauf hin, dass die drei Assemblierungsgenome Referenzqualität haben.Vergleichende Genomanalysen dokumentierten die Details der linienspezifischen TE-Amplifikation, die zu den großen Unterschieden in der Genomgröße beitrug.Diese Studie beleuchtet die Rolle der Transposon-vermittelten Genomexpansion bei der Entwicklung der Chromatinstruktur höherer Ordnung in Pflanzen.
5. Zusammenstellung und Analyse des Genoms der Biomassepflanze Miscanthus lutarioriparius im Chromosomenmaßstab
Kooperationseinrichtung: CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences
Zeitschrift: Naturkommunikation
Schlagfaktor: 14,912
Dieses Projekt berichtete über eine Zusammenstellung des Genoms von Miscanthus lutarioriparius im Chromosomenmaßstab durch die Kombination von Oxford Nanopore-Sequenzierung und Hi-C-Technologien.Die 2,07-GB-Assembly deckt 96,64 % des Genoms ab, mit Contig N50 von 1,71 MB.Etwa 94,30 % der Gesamtsequenzen waren in 19 Pseudochromosomen verankert.Durch Vergleich mit der BAC-Sequenz, LAI-Bewertung, BUSCO-Bewertung, erneute Zusammenstellung mit NGS-Daten und erneute Zusammenstellung der Transkriptomdaten wurde das Genom als hochwertig und kontinuitätsmäßig bewertet.Der allotetraploide Ursprung des M. lutarioriparius wird anhand zentromerer Satellitenwiederholungen bestätigt.Tandem-Duplikat-Gene von M. lutarioriparius sind nicht nur in Bezug auf die Stressreaktion, sondern auch in Bezug auf die Zellwandbiosynthese funktionell angereichert.Genduplikate spielen wahrscheinlich eine Rolle bei der C4-Photosynthese und tragen zur Photosynthese von Miscanthus C4 bei niedrigen Temperaturen bei.Die Forschung lieferte wichtige Hinweise für die Untersuchung mehrjähriger Pflanzen.
6. Eine Camptotheca acuminata-Genomassemblierung auf Chromosomenebene bietet Einblicke in den evolutionären Ursprung der Camptothecin-Biosynthese
Kooperationseinrichtung: Universität Sichuan
Zeitschrift: Naturkommunikation
Schlagfaktor: 14,912
Dieses Projekt berichtete über eine hochwertige C. acuminata-Genomassemblierung auf Chromosomenebene mit einer Genomgröße von 414,95 MB und einer ContingN50-Größe von 1,47 MB.Wir fanden heraus, dass C. acuminata eine unabhängige Duplikation des gesamten Genoms erfährt und zahlreiche daraus abgeleitete Gene mit der Camptothecin-Biosynthese zusammenhängen.Die funktionelle Divergenz des LAMT-Gens und die positive Entwicklung zweier SLAS-Gene trugen daher beide wesentlich zur Camptothecin-Biosynthese in C. acuminata bei.Die Ergebnisse unterstrichen die Bedeutung einer qualitativ hochwertigen Genomassemblierung für die Identifizierung genetischer Veränderungen im evolutionären Ursprung eines Sekundärmetaboliten.
7. Das alleldefinierte Genom zeigt die biallelische Differenzierung während der Maniok-Evolution
Kooperationseinrichtung: Chinesische Akademie für tropische Agrarwissenschaften
Zeitschrift: Molekulare Pflanze
Impact-Faktor: 13,162
Dieses Projekt stellte mithilfe der Sequenzierungsplattform Pacific Biosciences (PacBio) ein Referenzgenom für Maniok mit contigN50 1,1 MB zusammen.Nach der Auswertung mittels BUSCO, LAI-Index und einer hochdichten genetischen Karte wird das zusammengesetzte Genom als Referenzqualität bestätigt.Die redundanten Regionen wurden identifiziert und Contigs mithilfe von Hi-C-Links auf 18 Pseudochromosomen verankert.Dieses hochwertige und alleldefinierte Referenzgenom für Maniok ist wertvoll für die Identifizierung divergenter Bi-Allele auf homologen Chromosomen und ermöglicht die Erforschung der Differenzierung und Expressionsdominanz von Bi-Allelen und ihrer zugrunde liegenden evolutionären Triebkräfte.Es ermöglichte innovative Züchtungsstrategien für Maniok und andere stark heterozygote Nutzpflanzen.
8.Genomische Einblicke in das schnelle Wachstum von Paulownias und die Bildung des Paulownia-Hexenbesens
Kooperationseinrichtung: Henan Agricultural University
Zeitschrift: Molekulare Pflanze
Impact-Faktor: 13,162
Dieses Projekt stellte ein hochwertiges Kerngenom von Paulownia Fortunei mit einer Größe von 511,6 MB zusammen, wobei 93,2 % der Sequenzen an 20 Pseudochromosomen verankert waren.Eine höhere Photosyntheseeffizienz wird durch die Integration der C3-Photosynthese und des Crassulacean-Säurestoffwechselwegs erreicht, was möglicherweise zum extrem schnellen Wachstumsverhalten von Paulownia-Bäumen beigetragen hat.Eine zusätzliche Genomsequenzierung von PaWB-Phytoplasma in Kombination mit Funktionsanalysen zeigte, dass der Effektor PaWB-SAP54 direkt mit Paulownia PfSPLa interagiert, was wiederum den Abbau von PfSPLa über den Ubiquitin-vermittelten Weg verursacht und zur Bildung von Hexenbesen führt.Die Daten lieferten wichtige Einblicke in die Biologie von Paulownias und den Regulierungsmechanismus für die Bildung von PaWB.
Tiergenom – Tiefe Einblicke in die Artenentwicklung
1. Das Genom von Nautilus pompilius beleuchtet die Evolution und Biomineralisation des Auges
Kooperationseinrichtung: South China Sea Institute of Oceanology, CAS
Zeitschrift: Natürliche Ökologie und Evolution
Schlagfaktor: 15,462
Dieses Projekt präsentierte ein vollständiges Genom für Nautilus pompilius.Es hat das minimalste Genom unter den sequenzierten Kopffüßern, nämlich 730,58 MB mit contigN50 = 1,1 MB.Das BUSCO-Bewertungsergebnis beträgt 91,31 %.In Kombination mit Transkriptom-, Proteom-, Genfamilien- und phylogenetischer Analyse lieferte dieses Genom eine grundlegende Referenz für Kopffüßer-Innovationen wie das Lochauge und die Biomineralisation.Die Forschung deutete darauf hin, dass Schäden an der Vollständigkeit des Hox-Genclusters mit dem Verschwinden der Schale von Mollusken zusammenhängen könnten.Wichtig ist, dass mehrere genomische Innovationen, darunter Genverluste, unabhängige Kontraktion und Expansion spezifischer Genfamilien und der damit verbundenen regulatorischen Netzwerke, wahrscheinlich die Entwicklung des Nautilus-Lochlochauges geprägt haben.Das Nautilus-Genom stellte eine wertvolle Ressource für die Rekonstruktion der Evolutionsszenarien und genomischen Innovationen dar, die die vorhandenen Kopffüßer prägen.
2. Die Genomanalyse von Seadragon liefert Einblicke in seinen Phänotyp und den Ort der Geschlechtsbestimmung
Kooperationseinrichtung: South China Sea Institute of Oceanology, CAS
Zeitschrift: Wissenschaftliche Fortschritte
Impact-Faktor: 14.132
Dieses Projekt sequenzierte de novo männliche und weibliche Genome des Gewöhnlichen Seedrachens (Phyllopteryx taeniolatus) und seiner eng verwandten Art, dem Alligatornadelfisch (Syngnathoides biaculeatus).Die Genomgröße für Phyllopteryx taeniolatus beträgt ~659 MB (♂) und ~663 MB (♀), mit ContigN50 von 10,0 MB und 12,1 MB.Die Genomgröße für Phyllopteryx taeniolatus beträgt 637 MB (♂) und ~648 MB (♀), mit ContigN50 von 18,0 MB und 21,0 MB.Laut phylogenetischer Analyse sind der Seedrachen und der Alligatornadelfisch Schwestertaxon von Syngnathinae und gingen vor etwa 27,3 Millionen Jahren auseinander.Transkriptionsprofile einer evolutionären Neuheit, der blattähnlichen Anhängsel, zeigen, dass eine Reihe von Genen, die typischerweise an der Flossenentwicklung beteiligt sind, sowie eine Anreicherung von Transkripten für potenzielle Gewebereparatur- und Immunabwehrgene übernommen wurden.Es wurde ein mutmaßlicher geschlechtsbestimmender Ort identifiziert, der für ein männlich-spezifisches amhr2y-Gen kodiert, das auch Seedrachen und Alligatornadeln gemeinsam haben.Dieses Projekt lieferte entscheidende Beweise für Studien zur adaptiven Evolution.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.09.2022