גנים הקשורים לסבילות ללחץ, תכולת שמן, איכות זרעים ושיפור אקוטי זוהו על ידי GWAS בפתית

GWAS

כותרת: ריצוף מחדש של גנום שלם חושף את מקור Brassica napus ואת הלוקים הגנטיים המעורבים בשיפור שלו

כתב עת: תקשורת טבע

במחקר זה, Biomarker Technologies סיפקה שירותים בנושא רצף NGS, כמו גם תמיכה טכנית בניתוח ביואינפורמטיקה על נתוני רצף.

רקע כללי

Brassica napus(לפתית) הוא יבול חשוב של זרעי שמן ומודל מצוין לחקר תהליכים של ספינות, אבולוציה וברירה פוליפלואידית.עם זאת, עדיין לא ידוע אם מיני בר או תורמים מבויתים היו אבות הורים וגנים שתרמו לביות ולשיפור בזרעי לפתית.

חומרים ושיטות

חומרים:588B. napusהצטרפות היו מעורבות במחקר זה, כולל 466 מאסיה, 102 מאירופה, 13 מצפון אמריקה ו-7 מאוסטרליה.בהתבסס על רישומי הרגלי גדילה, חומרים אלו חולקו לשלושה סוגים אקולוגיים;אביב (86 כניסות), חורף (74 כניסות), וחצי חורף (428 כניסות).

רצף:בממוצע כ.5× (נע בין 3.37× ל-7.71×)
פלטפורמת רצף:Illumina Hiseq 4000
הפקת נתונים:4.03 TB נתונים נקיים

קריאת SNP:BWA + GATK.התקבלו 5,294,158 SNPs ו-1,307,151 InDels.

תוצאות

מקור B. napus

B. napusתת-גנום התפתח מהאב הקדמון של הלפת האירופית.אירוע זרימת גנים מלפת אירופה ל-ב. נאפוs תת-גנום התרחש לפני ~106-1170 שנים.B. napusתת-גנום C עשוי להתפתח מהאב הקדמון המשותף של השושלות הללו.האב הקדמון שלB. napusהתפצל מהאב הקדמון המשותף של ארבעה תת-מינים B. oleracea, עם זרימת גנים עדכניים לתוךB. napusלפני 108-898 שנים.B. napusתת-גנום C יש מקור מורכב יותר מאשר תת-גנום.צוואר בקבוק חזק התפתח בשני תת-גנומים במהלךB. napusאבולוציה.החורף וחצי החורףB. napusהסוגים האקולוגיים התפצלו לפני 60 שנה, בעוד החורף והאביבB. napusהתפצלו לפני ~416 שנים, וזרעי שמן ולא זרעי שמןB. napusהתפצלו לפני ~277 שנים.

איור 2 מבנה אוכלוסיה של 588 כניסות B. napus ו-199 נסיעות B. rapa.

איור 3 מבנה אוכלוסיה של 588 כניסות B. napus ו-119 נסיונות B. oleracea

אותות סלקציה ומחקרי אסוציאציות ברחבי הגנום.

במהלך השלב הראשון של השיפור (FSI), גיוון גנטי אבד יותר בתת-גנום B. napus C מאשר בתת-גנום A.פחות בידול גנטי התרחש במהלך ה-FSI מאשר במהלך השלב השני של השיפור (SSI).גנים באזורי אות בחירת SSI הועשרו בסבילות ללחץ, התפתחות ומסלולים מטבוליים.זוהו 60 לוקוסים הקשורים באופן מובהק ל-10 תכונות מטרה, כולל 5 הקשורות לתפוקת זרעים, 3 לאורך סיליק, 4 לתכולת שמן ו-48 לאיכות זרעים.

איור 4 סריקה רחבה של הגנום והערות של אזורים נבחרים במהלך ה-SSI של B. napus

ניתוח טרנסקריפטום

נתוני RNAseq של 11 רקמות מזן בעל תוכן גבוה וכפול-נמוך וזן בעל תוכן נמוך וכפול-גבוה גנים מזוהים הקשורים לתהליך הביוסינתטי של גלוקוזינולט היו מיוצגים יתר על המידה.

איור 4-גנום-רחב-סריקה-וביאורים-של-אזורים-נבחרים-במהלך-SSI-of-B

איור 5 סקירה כללית של ויסות זמן הפריחה תחת בחירת השיפור האקוטי של B. napus

דִיוּן

מחקר זה סיפק משאב רב ערך להבנת המקור וההיסטוריה של השיפור שלB. napusויקל על הנתיחה של הבסיסים הגנטיים של תכונות מורכבות אגרונומיות חשובות.ה-SNPs המשמעותיים הקשורים לגרסאות חיוביות, אותות בחירה וגנים מועמדים יתרמו במידה רבה בעתיד, במיוחד בשיפור התפוקה, איכות הזרעים, תכולת השמן וכושר ההסתגלות של היבול האלופוליפלואיד האחרון וקרוביו.