2021-ben a BMKGENE tanúja volt 31 de novo genomkutatásnak, amelyet sikeresen publikáltak nagy hatású folyóiratokban, összesen 320 feletti impakt faktorral. A cikkek közül 15 társszerző volt, közülük 4 a BMKGENE volt az első szerzője.
Közvetlenül 2022 eleje után már két kutatási cikk jelent meg a „Natural Genetics” és a „Molecular Plant” folyóiratban.Ezek a következők: „Egy erősen heterozigóta licsi genomból származó két eltérő haplotípus független háziasítási eseményeket sugall a korai és későn érő fajták számára” (A licsi genomkutatást a Dél-kínai Mezőgazdasági Egyetem Kertészeti Egyeteme és tudományos munkatársai végezték, megjelent a Natural Genetics oldalon. ), valamint „Az Aegilops öt Sitopsis fajának genomszekvenciái és a poliploid búza B-szubgenomjának eredete” (5 Sitopsis faj genomja, Bao Liu professzor kutatócsoportja, a Northeast Normal University.).Ezt a két cikket is áttekintjük, és megosztjuk olvasóinkkal.
Most pedig vessünk egy pillantást a 2021-ben megjelent kiváló kutatási cikkekre, amelyeket a BMK és az együttműködő létesítményeink közösen írtak.
Növényi genom – áttörés több faj esetében.
1. A kiváló minőségű genom összeállítás kiemeli a rozs genomikai jellemzőit és agronómiailag fontos géneket
Együttműködő intézmény: Henan Agricultural University
Folyóirat: Natural Genetics
Impact Factor: 38,31
Ebben a projektben a Weining rozs, egy elit kínai rozsfajta genomját szekvenálták.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.A Weining-szerelvény további elemzései új megvilágításba helyezték a genom-szintű génduplikációkat és ezek hatását a keményítő bioszintézis génjeire, a komplex prolamin lókuszok fizikai szerveződésére, a korai irányvonal alapjául szolgáló génexpressziós jellemzőkre és a feltételezett háziasításhoz kapcsolódó kromoszómarégiókra és lókuszokra a rozsban.Ez a genomszekvencia azt ígéri, hogy felgyorsítja a rozs és a rokon gabonanövények genomikai és nemesítési vizsgálatait.
2. Rózsa tüskék nélkül: a nedvességhez való alkalmazkodáshoz kapcsolódó genomikai betekintés
Együttműködő intézmény: Kunming Botanikai Intézet, Kínai Tudományos Akadémia
Folyóirat: National Science Review
Impact Factor: 17,273
Ebben a projektben a 'Basye's Thornless' (BT, a Rosa wichuraiana tüskés mentes fajtája), az 'Old Blush' (OB, a rózsa háziasításának egyik alap genotípusa), F1 hibridjeikből és BCF1-ből gyűjtöttünk mintákat.És egy kiváló minőségű referencia genom összeállítást hoztak létre a szár tüskék kialakulásához kapcsolódó genetikai elemek azonosítására.A genom mérete körülbelül 530,6 Mb.Az összeállított genom minőségének ellenőrzésére olyan elemzéseket végeztek, mint a genetikai térkép összehasonlítása, BUSCO, NGS olvasások újra összeállítása, összehasonlítás OB haplotípussal, szekvenálás alaphibaarány-kontroll és genomszintű LTR Assembly Index értékellenőrzés (LAI=20,03).Ez a kutatás feltárja a szárszúrások összetett öröklődési mintáját és szabályozási mechanizmusát, és alapot és új forrásokat biztosított számunkra a rózsabiológia és a fontos tulajdonságokhoz kapcsolódó molekuláris markerek bányászatának tanulmányozásához.
3. A Cucumisban szintetizált allopoliploidok teljes genom szekvenciája betekintést nyújt az allopoliploidizáció genomfejlődésébe
Együttműködő létesítmény: Nanjing Mezőgazdasági Egyetem
Folyóirat: Advanced Science
Impact Factor: 16,801
Ez a tanulmány egy szintetikus allotetraploid kiváló minőségű genomjáról számolt be, amelyet az uborka (C. sativus, 2n = 14) és vadon élő rokon fajai (C. hystrix, 2n = 24) interspecifikus hibridizációjával, majd az ezt követő kromoszóma-duplikációval nyertek, amely az első teljesen szekvenált szintetikus allopoliploid.A genom összeállítása a „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina” szekvenálás munkafolyamatát alkalmazta, 530,8Mb genomméretet és 6,5Mb contig N50-t eredményezett.A leolvasásokat 19 pszeudokromoszómához és szubgenomhoz rendelték hozzá.Az eredmények azt mutatták, hogy a hibridizáció, nem pedig a genom duplikációja, okozza a genomi változások többségét mind a nukleáris, mind a cp genomban.Azt sugallja, hogy a rögzített heterozigótaság fokozott stressz-adaptációt biztosít a C.×hytivus számára.Az eredmények új betekintést nyújtanak a növényi poliploidia evolúciójába, és perspektivikus nemesítési stratégiát kínálnak a jövőbeni növények számára.
4. Összehasonlító genomelemzések Kiemeli a transzpozon által közvetített genom terjeszkedést és a pamutban történő 3D genomi hajtogatás evolúciós architektúráját
Együttműködő intézmény: Huazhong Agricultural University
Folyóirat: Molecular Biology and Evolution
Impact Factor: 16,242
Ez a projekt Nanopore Sequencing segítségével három gyapotfaj genomját állította össze, nevezetesen: Gossypium rotundifolium (K2, genom mérete = 2,44 Gb, contigN50 = 5,33 Mb), G. arboreum (A2, genom mérete = 1,62 Gb, contigN50 = Mb 11), és. G. raimondii (D5, genom mérete = 0,75 Gb, contigN50 = 17,04 Gb).Mindhárom genom több mint 99%-a Hi-C-n keresztül épült össze.A BUSCO elemzés eredménye 92,5%, 93,9%, illetve 95,4%.Mindezek a számok azt jelzik, hogy a három összeállítási genom referencia-minőségű.Az összehasonlító genomelemzések dokumentálták a vonalspecifikus TE amplifikáció részleteit, amelyek hozzájárultak a nagy genomméret-különbségekhez.Ez a tanulmány rávilágít a transzpozon által közvetített genom-expanzió szerepére a növények magasabb rendű kromatinszerkezetének kialakulásában.
5. Miscanthus lutarioriparius genom kromoszóma léptékű összeállítása és biomassza-elemzése
Együttműködő létesítmény: CAS Molekuláris Növénytudományi Kiválósági Központ
Folyóirat: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Ez a projekt a Miscanthus lutarioriparius genom kromoszóma léptékű összeállításáról számolt be az Oxford Nanopore szekvenálás és a Hi-C technológiák kombinálásával.A 2,07 Gb-os szerelvény a genom 96,64%-át fedi le, az N50 kontig 1,71 Mb.Az összes szekvencia körülbelül 94,30%-a 19 pszeudokromoszómához kötődött.A BAC-szekvenciával, a LAI-értékeléssel, a BUSCO-értékeléssel, az NGS-adatokkal való újbóli összeállítással, a transzkripciós adatok újbóli összeállításával a genomot kiváló minőségűnek és folytonosnak értékelték.A M. lutarioriparius allotetraploid eredetét centromer szatellit ismétlődések segítségével igazoltuk.A M. lutarioriparius tandem duplikált génjei nem csak a stresszválasz, hanem a sejtfal bioszintézise szempontjából is funkcionálisan gazdagok.A génduplikációk valószínűleg szerepet játszanak a C4 fotoszintézisben, és hozzájárulnak a Miscanthus C4 fotoszintéziséhez alacsony hőmérsékleten.A kutatás fontos referenciaként szolgált az évelő növények vizsgálatához.
6. A Camptotheca acuminata kromoszóma szintű genomegysége betekintést nyújt a kamptotecin bioszintézis evolúciós eredetébe
Együttműködő intézmény: Szecsuáni Egyetem
Folyóirat: Nature Communications
Impact Factor: 14,912
Ez a projekt egy kiváló minőségű, kromoszóma szintű C. acuminata genom összeállításról számolt be, melynek genom mérete 414,95 Mb és N50 1,47 Mb.Megállapítottuk, hogy a C. acuminata független teljes genom duplikációt tapasztal, és számos ebből származó gén kapcsolódik a kamptotecin bioszintéziséhez.A LAMT gén funkcionális eltérése és két SLAS gén pozitív evolúciója tehát mindkettő nagyban hozzájárult a kamptotecin bioszintéziséhez C. acuminata-ban.Az eredmények hangsúlyozták a kiváló minőségű genom összeállítás fontosságát egy másodlagos metabolit evolúciós eredetében bekövetkező genetikai változások azonosításában.
7. Az allél-definiált genom biallélikus differenciálódást mutat a manióka evolúciója során
Együttműködő létesítmény: Kínai Trópusi Mezőgazdasági Tudományok Akadémia
Folyóirat: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Ez a projekt a Pacific Biosciences (PacBio) szekvenáló platform segítségével összeállított egy referencia genomot a manióka számára 1,1 Mb contigN50-vel.A BUSCO, a LAI index és a nagy sűrűségű genetikai térkép értékelése után az összeállított genom referencia-minőségű.A redundáns régiókat azonosítottuk, és a kontigokat 18 pszeudokromoszómára rögzítettük Hi-C kapcsolatok segítségével.Ez a kiváló minőségű és allél-definiált referenciagenom a manióka számára értékes a homológ kromoszómák eltérő bi-alléljainak azonosításában, lehetővé téve a bi-allélok differenciálódásának és expressziós dominanciájának, valamint a mögöttes evolúciós hajtóerőknek a feltárását.Megkönnyítette az innovatív nemesítési stratégiákat a maniókában és más erősen heterozigóta növényekben.
8. Genomikus betekintés a paulowniák gyors növekedésébe és a Paulownia boszorkányseprű kialakulásába
Együttműködő intézmény: Henan Mezőgazdasági Egyetem
Folyóirat: Molecular Plant
Impact Factor: 13,162
Ez a projekt a Paulownia fortunei kiváló minőségű nukleáris genomját állította össze, 511,6 Mb méretű, és a szekvenciák 93,2%-a 20 pszeudokromoszómához volt rögzítve.Magasabb fotoszintetikus hatékonyság érhető el a C3 fotoszintézis és a crassulacean sav anyagcsere útvonal integrálásával, ami hozzájárulhatott a paulownia fák rendkívül gyors növekedési szokásához.A PaWB fitoplazma további genomszekvenálása, funkcionális elemzésekkel kombinálva, azt mutatta, hogy a PaWB-SAP54 effektor közvetlenül kölcsönhatásba lép a Paulownia PfSPLa-val, ami viszont a PfSPLa lebomlását okozza az ubiquitin által közvetített útvonalon, és boszorkányseprű kialakulásához vezet.Az adatok jelentős betekintést nyújtottak a paulowniák biológiájába és a PaWB kialakulásának szabályozási mechanizmusába.
Állati genom – Mély betekintés a fajok evolúciójába
1. A Nautilus pompilius genomja megvilágítja a szem evolúcióját és a biomineralizációt
Együttműködő létesítmény: Dél-kínai-tengeri óceántani intézet, CAS
Folyóirat: Natural Ecology & Evolution
Impact Factor: 15,462
Ez a projekt a Nautilus pompilius teljes genomját mutatta be.A szekvenált lábasfejűek között minimalista genomja van, amely 730,58 Mb, contigN50 = 1,1 Mb.A BUSCO értékelés eredménye 91,31%.A transzkriptom, a proteom, a géncsalád és a filogenetikai elemzéssel kombinálva ez a genom alapvető referenciaként szolgált a lábasfejűek innovációihoz, mint például a tűlyukszem és a biomineralizáció.A kutatás kimutatta, hogy a Hox génklaszter teljességének károsodása összefüggésben állhat a puhatestűek héjának eltűnésével.Fontos, hogy számos genomiális innováció, beleértve a génvesztést, a specifikus géncsaládok független összehúzódását és kiterjesztését, valamint a hozzájuk kapcsolódó szabályozóhálózatokat, valószínűleg befolyásolta a nautilus tűlyukszemének fejlődését.A nautilus genom értékes erőforrást jelentett az evolúciós forgatókönyvek és a meglévő lábasfejűeket formáló genomikai újítások rekonstruálásához.
2. A Seadragon genom elemzése betekintést nyújt a fenotípusába és az ivarmeghatározási lokuszba
Együttműködő létesítmény: Dél-kínai-tengeri óceántani intézet, CAS
Folyóirat: Science Advances
Impact Factor: 14,132
Ez a projekt de novo – szekvenálta a közönséges tengeri rétis (Phyllopteryx taeniolatus) és közeli rokon fajának, az aligátor csőhal (Syngnathoides biaculatus) hím és nőstény genomját.A Phyllopteryx taeniolatus genom mérete ~659 Mb (♂) és ~663 Mb (♀), a contigN50 10,0 Mb és 12,1 mb.a Phyllopteryx taeniolatus genom mérete 637 Mb (♂) és ~648 Mb (♀), a contigN50 18,0 Mb és 21,0 Mb.A filogenetikai elemzés alapján a közönséges bukók és az alligátor csőhal a Syngnathinae testvér taxonja, és körülbelül 27,3 millió évvel ezelőtt váltak el egymástól.Az evolúciós újdonságból, a levélszerű függelékekből származó transzkripciós profilok azt mutatják, hogy az uszonyfejlődésben jellemzően részt vevő génkészletet kooptáltak, valamint a lehetséges szövetjavító és immunvédelmi gének transzkriptumainak gazdagítását.Egy feltételezett ivarmeghatározó lókuszt azonosítottak, amely egy hím-specifikus amhr2y gént kódol, amelyet a közönséges sarokban és alligátor csőhal osztozik.Ez a projekt kritikus bizonyítékot szolgáltatott az adaptív evolúció tanulmányozására.
Feladás időpontja: 2022. szeptember 19