EVOLUSI GENOME
genetika alam
Perakitan genom berkualitas tinggi menyoroti karakteristik genom gandum hitam dan gen-gen yang penting secara agronomi
PacBio |Menerangi |Peta Optik Bionano |Perakitan Genom Hi-C |Peta Genetik |Sapu Selektif |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies memberikan dukungan teknis pada pengurutan Pacbio, pengurutan Hi-C, dan analisis data dalam penelitian ini.
Highlight
1.Genom Rye berkualitas tinggi tingkat kromosom pertama diperoleh, yang memiliki ukuran kromosom tunggal lebih besar dari 1 Gb.
2. Dibandingkan dengan genom Tu, Aet, dan Hv, peristiwa LTR-RT unik baru-baru ini diamati pada genom Rye, yang bertanggung jawab atas perluasan ukuran genom gandum hitam.
3. Perbedaan antara gandum hitam dan gandum diploid terjadi setelah pemisahan jelai dari gandum, dengan waktu perbedaan untuk kedua peristiwa tersebut kira-kira 9,6 dan 15 MYA.
Fosforilasi gen FT dapat mengontrol sifat awal pada gandum hitam.
4. Analisis sapuan selektif menunjukkan kemungkinan keterlibatan ScID1 dalam pengaturan tanggal pos dan kemungkinan seleksi melalui domestikasi dalam gandum hitam
Latar belakang
Latar belakang
Rye adalah tanaman pangan dan hijauan yang berharga, sumber daya genetik yang penting untuk perbaikan gandum dan triticale, dan bahan yang sangat diperlukan untuk studi genomik komparatif yang efisien pada rumput.Weining rye, varietas berbunga awal yang dibudidayakan di Tiongkok, menonjol karena ketahanan spektrum luasnya terhadap embun tepung dan karat garis.Untuk memahami dasar genetik dan molekuler dari sifat-sifat elit gandum hitam dan untuk mempromosikan studi genomik dan pemuliaan pada gandum hitam dan tanaman terkait, kami di sini mengurutkan dan menganalisis genom gandum hitam Weining.
Prestasi
Genom gandum hitam
Genom Rye dibuat dengan menyisir bacaan SMRT PacBio, sekuensing Illumina bacaan pendek, serta hasil tangkapan konformasi kromatin (Hi-C), pemetaan genetik, dan analisis BioNano.Contig yang dirakit (7,74 Gb) menyumbang 98,47% dari perkiraan ukuran genom (7,86 Gb), dengan 93,67% contig (7,25 Gb) ditugaskan ke tujuh kromosom.Elemen berulang merupakan 90,31% dari genom yang dirangkai.
Genom gandum hitam
Peta keterhubungan genetik (WJ) dikembangkan menggunakan 295 tanaman F2 yang berasal dari persilangan dua ras gandum hitam (Weining × Jingzhou)
Peta kontak Hi-C dari tujuh kromosom Weining rye yang dirakit (1R – 7R)
Penyelarasan antara tujuh kromosom rakitan Weining rye dan tujuh kelompok keterkaitan gandum hitam yang dikembangkan menggunakan populasi RIL Lo7 x Lo255
Nilai LTR Majelis Index (LAI) dari genom Rye ditemukan sebesar 18,42 dan 1.393 (96,74%) dari 1.440 gen BUSCO yang sangat dilestarikan diidentifikasi. Hasil ini menunjukkan bahwa urutan genom Weining rye berkualitas tinggi baik di intergenik maupun intergenik. dan wilayah genik.Sebanyak 86.991 gen penyandi protein, termasuk 45.596 gen berkeyakinan tinggi (HC) dan 41.395 gen berkeyakinan rendah (LC) diprediksi.
2. Analisis TE
Analisis TE.Sebanyak 6,99 Gb, mewakili 90,31% perakitan Weining, dianotasi sebagai TE, yang mencakup 2.671.941 elemen milik 537 keluarga.Kandungan TE ini jelas lebih tinggi dari yang dilaporkan sebelumnya untuk Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%), atau Hv (80,80%).Retrotransposon pengulangan terminal panjang (LTR-RTs), termasuk elemen Gipsi, Copia, dan RT yang tidak terklasifikasi, merupakan TE yang dominan, dan menempati 84,49% konten TE beranotasi dan 76,29% genom Weining yang dirangkai;Transposon DNA CACTA adalah TE paling melimpah kedua, terdiri dari 11,68% konten TE beranotasi dan 10,55% genom Weining yang dirangkai.
Analisis unsur transposon gandum hitam
Weining rye memiliki proporsi penyisipan LTR-RT baru-baru ini yang relatif tinggi dengan puncak amplifikasi muncul sekitar 0,5 juta tahun yang lalu (MYA), yang merupakan yang terbaru di antara empat spesies;puncak lainnya, terjadi sekitar 1,7 MYA, lebih tua dan juga terlihat pada jelai.Pada tingkat keluarga super, ditemukan semburan elemen Copia terbaru dalam gandum hitam Weining pada 0,3 MYA, sedangkan amplifikasi Gypsy RT secara dominan membentuk pola distribusi bimodal dinamika ledakan LTR-RT.
3. Investigasi evolusi genom gandum hitam dan sintesa kromosom
Perbedaan antara gandum hitam dan gandum diploid terjadi setelah pemisahan jelai dari gandum, dengan waktu perbedaan untuk kedua peristiwa tersebut masing-masing sekitar 9,6 dan 15 MYA.1R, 2R, 3R seluruhnya kolinear dengan kromosom gandum kelompok 1, 2 dan 3.4R, 5R, 6R, 7R ditemukan terdapat fusi dan segmen skala besar.
4. Analisis duplikasi gen dan dampaknya terhadap biosintesis gen pati
Khususnya, jumlah gen yang diduplikasi secara tandem (TDGs) dan gen yang diduplikasi secara proksimal (PDGs) dari Weining rye keduanya lebih tinggi daripada yang ditemukan untuk Tu, Aet, Hv, Bd dan Os.Gen duplikat yang dialihkan (TrDGs) juga lebih banyak dibandingkan gen yang secara khusus ditemukan untuk Tu dan Aet.Ekspansi genom gandum hitam disertai dengan jumlah duplikasi gen yang lebih tinggi.Peningkatan ledakan TE pada gandum hitam mungkin menyebabkan peningkatan jumlah TrDG.
Analisis evolusi dan sintesis kromosom genom gandum hitam
Analisis duplikasi gen gandum hitam dan dampaknya terhadap keanekaragaman gen terkait biosintesis pati (SBRGs)
5. Diseksi lokus gen protein penyimpanan biji gandum hitam (SSP).
Empat lokus kromosom (Sec-1 hingga Sec-4) yang menentukan SSP gandum hitam telah diidentifikasi pada 1R atau 2R.Gen α-gliadin baru berevolusi pada gandum dan spesies yang berkerabat dekat setelah perbedaan antara gandum dan gandum hitam.
6. Pemeriksaan faktor transkripsi (TF) dan gen ketahanan penyakit
Analisis lokus gandum hitam secalin
Weining rye memiliki lebih banyak gen terkait resistensi penyakit (DRA) (1.989, Data Tambahan 3) dibandingkan Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575), dan A (1.836 ), B (1.728) dan D (1.888) subgenom gandum biasa.
7. Investigasi ciri-ciri ekspresi gen yang terkait dengan sifat awal
Dua gen FT dengan ekspresi yang relatif tinggi dalam kondisi hari yang panjang, ScFT1 dan ScFT2, dianotasi dalam perakitan genom Weining.Dua residu asam amino fosforilasi ScFT2 (S76 dan T132) ditemukan hubungannya dengan penurunan kontrol waktu
Fitur perkembangan dan ekspresi gen yang terkait dengan sifat awal Weining rye
8. Penambangan wilayah dan lokus kromosom yang berpotensi terlibat dalam domestikasi gandum hitam
Sebanyak 123.647 SNP digunakan untuk melakukan analisis sapuan selektif antara gandum hitam yang dibudidayakan dan S. vavilovii.11 sinyal sapuan selektif diidentifikasi dengan indeks reduksi (DRI), indeks fiksasi (FST) dan metode XP-CLR.ScID1 ditemukan kemungkinan keterlibatan dalam pengaturan tanggal pos.
Identifikasi dan analisis wilayah dan lokus kromosom yang berpotensi terkait dengan domestikasi gandum hitam
Referensi
Li GW dkk.Perakitan genom berkualitas tinggi menyoroti karakteristik genom gandum hitam dan gen-gen yang penting secara agronomi.Genetika Alam (2021)
Berita dan Sorotan bertujuan untuk berbagi kasus-kasus sukses terbaru dengan Biomarker Technologies, menangkap pencapaian ilmiah baru serta teknik-teknik terkemuka yang diterapkan selama penelitian.
Waktu posting: 05 Januari 2022