EVOLUCIÓN DO XENOMA
xenética da natureza
Un conxunto xenómico de alta calidade destaca as características xenómicas do centeo e os xenes de importancia agronómica
PacBio |Ilumina |Mapa Óptico Bionano |Asemblea do xenoma Hi-C |Mapa xenético |Varridos selectivos |ARN-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies proporcionou apoio técnico sobre a secuenciación de Pacbio, a secuenciación Hi-C e a análise de datos neste estudo.
Destacados
1.Obtiuse o primeiro xenoma de centeo de alta calidade a nivel cromosómico, que ten un único tamaño cromosómico superior a 1 Gb.
2. En comparación co xenoma de Tu, Aet e Hv, observouse un evento LTR-RT recente único no xenoma de Rye, que foi o responsable da extensión do tamaño do xenoma de centeo.
3.A diverxencia entre o centeo e os trigos diploides produciuse despois da separación da cebada do trigo, sendo os tempos de diverxencia dos dous eventos aproximadamente 9,6 e 15 MYA.
A fosforilación dos xenes FT pode controlar o trazo de cabeceira temperá no centeo.
4.A análise de varrido selectivo indica a posible implicación de ScID1 na regulación da data de partida e a súa probable selección por domesticación en centeo
Fondo
Fondo
O centeo é un valioso cultivo alimenticio e forraxeiro, un importante recurso xenético para a mellora do trigo e do triticale, e un material indispensable para estudos eficientes de xenómica comparativa en gramíneas.O centeo de Weining, unha variedade de floración temperá cultivada en China, destaca pola súa amplo espectro de resistencia tanto ao mildeu en po como á ferruxe.Para comprender a base xenética e molecular dos trazos de elite do centeo e promover os estudos xenómicos e de reprodución en centeo e cultivos relacionados, aquí secuenciamos e analizamos o xenoma do centeo de Weining.
Logros
Xenoma do centeo
O xenoma de Rye foi construído combinando lecturas de PacBio SMRT, secuenciación de Illumina de lectura curta, así como as da captura da conformación da cromatina (Hi-C), mapeo xenético e análise BioNano.Os contigs ensamblados (7,74 Gb) representaron o 98,47% do tamaño estimado do xenoma (7,86 Gb), cun 93,67% dos contigs (7,25 Gb) asignados a sete cromosomas.Os elementos repetitivos constituían o 90,31% do xenoma ensamblado.
Xenoma do centeo
Mapa de enlace xenético (WJ) desenvolvido usando 295 plantas F2 derivadas do cruzamento de dúas variedades autóctonas de centeo (Weining × Jingzhou)
Mapa de contacto Hi-C dos sete cromosomas de centeo de Weining ensamblados (1R – 7R)
Aliñamento entre os sete cromosomas ensamblados do centeo de Weining e os sete grupos de enlace de centeo desenvolvidos usando poboación RIL Lo7 x Lo255
O valor do índice de ensamblaxe LTR (LAI) do xenoma do centeo foi de 18,42 e identificáronse 1.393 (96,74 %) dos 1.440 xenes BUSCO altamente conservados. Estes resultados suxiren que a secuencia do xenoma do centeo de Weining é de alta calidade tanto nos xenomas interxénicos. e rexións xenéticas.Predíronse un total de 86.991 xenes que codifican proteínas, incluíndo 45.596 xenes de alta confianza (HC) e 41.395 xenes de baixa confianza (LC).
2. Análise de TEs
Análise de TEs.Un total de 6,99 Gb, que representan o 90,31% da montaxe de Weining, foron anotados como TE, que incluían 2.671.941 elementos pertencentes a 537 familias.Este contido de TE foi claramente superior ao informado anteriormente para Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) ou Hv (80,80%).Os retrotransposóns de repetición terminal longa (LTR-RT), incluíndo elementos Gypsy, Copia e RT non clasificados, foron os TE dominantes, e ocuparon o 84,49 % do contido de TE anotado e o 76,29 % do xenoma de Weining ensamblado;Os transposóns de ADN CACTA foron os segundos TE máis abundantes, constituíndo o 11,68% do contido de TE anotado e o 10,55% do xenoma de Weining ensamblado.
Análise dos elementos transposóns do centeo
O centeo de Weining tivo unha proporción comparativamente alta de insercións recentes de LTR-RT co pico de amplificación apareceu hai uns 0,5 millóns de anos (MYA), que foi o máis recente entre as catro especies;o outro pico, ocorreu aproximadamente 1,7 MYA, era máis vello e tamén se viu na cebada.A nivel de superfamilia, atopáronse ráfagas moi recentes de elementos Copia en centeo de Weining a 0,3 millóns de anos, mentres que as amplificacións de Gypsy RT conformaron predominantemente o patrón de distribución bimodal da dinámica de explosión LTR-RT.
3. Investigación da evolución do xenoma do centeo e das sintetías cromosómicas
A diverxencia entre o centeo e os trigos diploides produciuse despois da separación da cebada do trigo, sendo os tempos de diverxencia dos dous eventos de aproximadamente 9,6 e 15 MYA, respectivamente.1R, 2R, 3R eran totalmente colineais cos grupos 1, 2 e 3 de cromosomas de trigo, respectivamente.4R, 5R, 6R, 7R atopáronse que existen fusións e segmentos a gran escala.
4. Análise das duplicacións xenéticas e o seu impacto nos xenes da biosíntese do amidón
Notablemente, o número de xenes duplicados en tándem (TDG) e xenes duplicados proximalmente (PDG) do centeo de Weining foron ambos maiores que os atopados para Tu, Aet, Hv, Bd e Os.Os xenes duplicados transpostos (TrDG) tamén foron máis numerosos que os atopados especificamente para Tu e Aet.A expansión do xenoma do centeo vai acompañada dun maior número de duplicacións xenéticas.O aumento das explosións de TE no centeo puido levar a un número elevado de TrDG.
Análise evolutiva e de sintenía cromosómica do xenoma do centeo
Análise das duplicacións de xenes de centeo e o seu impacto nas diversidades de xenes relacionados coa biosíntese do amidón (SBRG)
5. Disección dos loci xenéticos da proteína de almacenamento de sementes de centeo (SSP).
Identificáronse catro loci cromosómicos (Sec-1 a Sec-4) que especifican SSP de centeo en 1R ou 2R.Os xenes da α-gliadina evolucionáronse só recentemente no trigo e en especies estreitamente relacionadas despois da diverxencia do trigo do centeo.
6. Exame do factor de transcrición (TF) e xenes de resistencia ás enfermidades
Análise dos loci de secalina de centeo
O centeo de Weining tiña máis xenes asociados a resistencia ás enfermidades (DRA) (1.989, datos suplementarios 3) que Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575) e A (1.836). ), subxenomas B (1.728) e D (1.888) do trigo blando.
7. Investigación das características da expresión xénica asociadas ao trazo de cabeceira temprana
Dous xenes FT cunha expresión relativamente alta en condicións de longo día, ScFT1 e ScFT2, foron anotados na ensamblaxe do xenoma de Weining.Atopáronse dous residuos de aminoácidos da fosforilación de ScFT2 (S76 e T132) relacionados coa diminución do control do tempo.
Características do desenvolvemento e da expresión xénica asociadas ao trazo de cabeceira temperá do centeo de Weining
8. Explotación de rexións cromosómicas e loci potencialmente implicados na domesticación do centeo
Utilizáronse un total de 123.647 SNP para realizar análises de varrido selectivo entre o centeo cultivado e S. vavilovii.11 sinais de varrido selectivo identificados por índice de redución (DRI), índice de fixación (FST) e método XP-CLR.ScID1 descubriuse posible implicación na regulación da data de cabeceira.
Identificación e análise de rexións cromosómicas e loci potencialmente relacionados coa domesticación do centeo
Referencia
Li GW et al.Un conxunto xenómico de alta calidade destaca as características xenómicas do centeo e os xenes de importancia agronómica.Xenética da natureza (2021)
Novidades e Destacados ten como obxectivo compartir os últimos casos exitosos con Biomarker Technologies, capturando novos logros científicos, así como técnicas destacadas aplicadas durante o estudo.
Hora de publicación: 05-xan-2022