GENOM EVOLÚCIÓ
természetgenetika
A kiváló minőségű genom összeállítás kiemeli a rozs genomikai jellemzőit és agronómiailag fontos géneket
PacBio |Illumina |Bionano optikai térkép |Hi-C Genome Assembly |Genetikai térkép |Szelektív söprések |RNS-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
A Biomarker Technologies technikai támogatást nyújtott a Pacbio szekvenáláshoz, a Hi-C szekvenáláshoz és az adatelemzéshez ebben a tanulmányban.
Kiemelések
1. Elkészült az első kromoszóma szintű kiváló minőségű Rye genom, amelynek egyetlen kromoszóma mérete nagyobb, mint 1 Gb.
2. A Tu, Aet és Hv genomhoz képest a rozs genomjában egy egyedülálló LTR-RT eseményt figyeltek meg a közelmúltban, amely a rozs genom méretének meghosszabbításáért volt felelős.
3. A rozs és a diploid búza közötti eltérés az árpa és a búza szétválasztása után következett be, a két esemény eltérési ideje körülbelül 9,6 és 15 MYA volt.
Az FT gének foszforilációja szabályozhatja a rozs korai irányadó tulajdonságát.
4. A szelektív sweep analízis arra utal, hogy az ScID1 lehetséges szerepet játszik a rozsdátum szabályozásában, és valószínűsíthető, hogy a rozsban háziasítással kiválasztják.
Háttér
Háttér
A rozs értékes élelmiszer- és takarmánynövény, fontos genetikai erőforrás a búza és tritikálé javításához, és nélkülözhetetlen anyag a fűfélék hatékony összehasonlító genomikai vizsgálatához.A Weining rozs, a Kínában termesztett korai virágzású fajta, amely széles spektrumú lisztharmat- és csíkrozsdával szembeni ellenálló képessége miatt kiemelkedő.A rozs elit tulajdonságainak genetikai és molekuláris alapjainak megértése, valamint a rozs és rokon növények genomikai és nemesítési vizsgálatainak elősegítése érdekében itt szekvenáltuk és elemeztük a Weining rozs genomját.
Eredmények
Rye genom
A Rye genomot a PacBio SMRT leolvasások, a rövid leolvasású Illumina szekvenálás, valamint a kromatin konformáció rögzítéséből (Hi-C), a genetikai térképezésből és a BioNano analízisből származó adatok fésülésével hozták létre.Az összeállított kontigek (7,74 Gb) a becsült genomméret (7,86 Gb) 98,47%-át tették ki, a kontigek 93,67%-a (7,25 Gb) hét kromoszómához volt hozzárendelve.Az ismétlődő elemek az összeállított genom 90,31%-át tették ki.
Rye genom
Genetikai kapcsolati térkép (WJ), amelyet 295 F2 növény felhasználásával fejlesztettek ki, amelyek két rozs tájfaj (Weining × Jingzhou) keresztezéséből származnak.
A hét összeállított Weining rozs kromoszóma Hi-C kontakttérképe (1R – 7R)
A Weining rozs hét összeállított kromoszómája és a Lo7 x Lo255 RIL populációval kifejlesztett hét rozs kapcsolódási csoport közötti igazodás
A Rye genom LTR Assembly Index (LAI) értékét 18,42-nek találták, és az 1440 erősen konzervált BUSCO génből 1393-at (96,74%) azonosítottak. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Weining rozs genomszekvenciája mindkét intergénben jó minőségű. és génrégiók.Összesen 86 991 fehérjét kódoló gént, köztük 45 596 magas megbízhatóságú (HC) gént és 41 395 alacsony megbízhatóságú gént (LC) jósoltak.
2. TE-k elemzése
TE-k elemzése.Összesen 6,99 Gb, ami a Weining-összeállítás 90,31%-át jelenti, TE-ként jelölték meg, amely 2 671 941 elemet tartalmazott, amelyek 537 családhoz tartoznak.Ez a TE-tartalom egyértelműen magasabb volt, mint a korábban bejelentett Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) vagy Hv (80,80%) esetében.A hosszú terminális ismétlődő retrotranszpozonok (LTR-RT), beleértve a cigány, kopó és nem osztályozott RT elemeket, voltak a domináns TE-k, és az annotált TE-tartalom 84,49%-át és az összeállított Weining-genom 76,29%-át foglalták el;A CACTA DNS-transzpozonok voltak a második leggyakrabban előforduló TE-k, amelyek az annotált TE-tartalom 11,68%-át és az összeállított Weining-genom 10,55%-át alkották.
A rozs transzpozon elemeinek elemzése
A Weining rozsban viszonylag nagy arányban kerültek be a közelmúltban LTR-RT-ek, és az amplifikáció csúcsa körülbelül 0,5 millió évvel ezelőtt jelent meg (MYA), amely a négy faj közül a legutóbbi volt;a másik csúcs, körülbelül 1,7 MYA volt, régebbi volt, és az árpában is látható volt.Szupercsaládi szinten a Weining rozsban a közelmúltban 0,3 MYA Copia-elemek robbanásait találták, míg a cigány RT-k amplifikációi dominánsan alakították az LTR-RT burst dinamikájának bimodális eloszlási mintáját.
3. A rozs genom evolúciójának és kromoszóma szintéziseinek vizsgálata
A rozs és a diploid búza közötti eltérés az árpa és a búza elválasztása után következett be, a két esemény eltérési ideje körülbelül 9,6, illetve 15 MYA volt.Az 1R, 2R, 3R teljesen kollineáris volt a búza 1., 2. és 3. kromoszómájával.4R, 5R, 6R, 7R nagyméretű fúziók és szegmensek léteznek.
4. A génduplikációk és hatásuk a keményítő bioszintézis génjére
Nevezetesen, a Weining rozs tandemly duplikált gének (TDG) és proximálisan duplikált gének (PDG) száma magasabb volt, mint a Tu, Aet, Hv, Bd és Os esetében.A transzponált duplikált gének (TrDG-k) is többen voltak, mint azok, amelyeket kifejezetten Tu és Aet esetében találtak.A rozs genom expanziója nagyobb számú génduplikációval jár együtt.A megnövekedett TE-kitörések rozsban a TrDG-k számának növekedéséhez vezethettek.
A rozs genom evolúciós és kromoszómaszinténiás analízise
A rozsgén-duplikáció elemzése és hatásuk a keményítő bioszintézishez kapcsolódó gének (SBRG) diverzitásaira
5. Rozsmag tároló fehérje (SSP) génlókuszok boncolása
Négy, rozs SSP-ket meghatározó kromoszómális lókuszt (Sec-1-Sec-4) azonosítottak az 1R-en vagy a 2R-n.Az α-gliadin gének csak a közelmúltban fejlődtek ki búzában és közeli rokon fajokban, miután a búza elvált a rozstól.
6. Transzkripciós faktor (TF) és betegségrezisztencia gének vizsgálata
A rozs szekalin lókuszok elemzése
A Weining rozsnak több betegségrezisztenciával kapcsolatos (DRA) génje volt (1989, 3. kiegészítő adat), mint a Tu (1621), Aet (1758), Hv (1508), Bd (1178), Os (1575) és A (1836) génje. ), a közönséges búza B (1728) és D (1888) szubgenomja.
7. A korai irányvonali tulajdonsághoz kapcsolódó génexpressziós jellemzők vizsgálata
A Weining genom összeállításban két FT gént jelöltünk meg, amelyek viszonylag magas expresszióval rendelkeznek hosszú nappalok körülményei között, az ScFT1-et és az ScFT2-t.Az ScFT2 foszforilációjának két aminosavja (S76 és T132) összefüggést talált az idő szabályozásának csökkentésével
Fejlődési és génexpressziós jellemzők, amelyek a Weining rozs korai fejjellegéhez kapcsolódnak
8. A rozs háziasításában potenciálisan szerepet játszó kromoszómális régiók és lókuszok bányászata
Összesen 123 647 SNP-t használtunk a termesztett rozs és a S. vavilovii közötti szelektív sweep elemzéshez.11 szelektív sweep jel, amelyeket redukciós index (DRI), fixációs index (FST) és XP-CLR módszer azonosít.Azt találták, hogy az ScID1 részt vesz a címsor dátumának szabályozásában.
A rozs háziasításával potenciálisan összefüggő kromoszómális régiók és lókuszok azonosítása és elemzése
Referencia
Li GW et al.A kiváló minőségű genom összeállítás kiemeli a rozs genomikai jellemzőit és agronómiailag fontos géneket.Természetgenetika (2021)
Hírek és kiemelések célja a legújabb sikeres esetek megosztása a Biomarker Technologies vállalattal, megörökítve az új tudományos eredményeket, valamint a tanulmány során alkalmazott kiemelkedő technikákat.
Feladás időpontja: 2022-05-05