In 2021 was BMKGENE getuige van 31 nieuw genoomonderzoek dat met succes werd gepubliceerd in tijdschriften met een hoge impact, met een totaal van impactfactoren van meer dan 320. 15 van de artikelen waren co-auteur, waarvan 4 als co-auteur als eerste auteurs door BMKGENE
Direct na het begin van het jaar 2022 zijn er al twee onderzoeksartikelen gepubliceerd in respectievelijk het tijdschrift ‘Natural Genetics’ en ‘Molecular Plant’.Ze zijn: “Twee uiteenlopende haplotypes uit een zeer heterozygoot lychee-genoom suggereren onafhankelijke domesticatiegebeurtenissen voor vroeg- en laatrijpe cultivars” (Lychee-genoomonderzoek, uitgevoerd door College of Horticulture, South China Agricultural University, en wetenschappelijke medewerkers, gepubliceerd op Natural Genetics. ), en "Genoomsequenties van de vijf Sitopsis-soorten van Aegilops en de oorsprong van het B-subgenoom van polyploïde tarwe" (Genoom van vijf Sitopsis-soorten, uitgevoerd door het onderzoeksteam van professor Bao Liu van de Northeast Normal University.).We zullen deze twee artikelen ook beoordelen en delen met onze lezers.
Laten we nu eens een blik werpen op de uitstekende onderzoeksartikelen die in 2021 zijn gepubliceerd, mede geschreven door BMK en onze samenwerkende faciliteiten.
Plantengenoom - Doorbraken op het gebied van meerdere soorten.
1. Een hoogwaardige genoomassemblage benadrukt de genomische kenmerken van rogge en agronomisch belangrijke genen
Samenwerkende faciliteit: Henan Agricultural University
Tijdschrift: Natuurlijke genetica
Impactfactor: 38,31
In dit project werd de sequentie van het genoom van Weining-rogge, een elite Chinese roggevariëteit, in kaart gebracht.De verzamelde contigs (7,74 Gb) waren goed voor 98,47% van de geschatte genoomgrootte (7,86 Gb), waarbij 93,67% van de contigs (7,25 Gb) toegewezen was aan zeven chromosomen.Repetitieve elementen vormden 90,31% van het samengestelde genoom.Verdere analyses van de Weining-vergadering werpen nieuw licht op genoombrede genduplicaties en hun impact op zetmeelbiosynthesegenen, fysieke organisatie van complexe prolamineloci, genexpressiekenmerken die ten grondslag liggen aan vroege kopkenmerken en vermeende domesticatie-geassocieerde chromosomale regio's en loci in rogge.Deze genoomsequentie belooft genomische en veredelingsstudies in rogge- en aanverwante graangewassen te versnellen.
2. Roos zonder prik: genomische inzichten gekoppeld aan vochtadaptatie
Samenwerkingsfaciliteit: Kunming Instituut voor Botanie, Chinese Academie van Wetenschappen
Tijdschrift: National Science Review
Impactfactor: 17,273
In dit project werden monsters verzameld van 'Basye's Thornless' (BT, een stekelvrije cultivar van Rosa wichuraiana), 'Old Blush' (OB, een grondgenotype in de rozendomesticatie), hun F1-hybriden en BCF1.En er werd een hoogwaardige referentiegenoomassemblage gegenereerd om genetische elementen te identificeren die verband houden met de ontwikkeling van stekelprikkels.De genoomgrootte is ongeveer 530,6 Mb.Om de kwaliteit van het geassembleerde genoom te verifiëren, werden analyses zoals genetische kaartvergelijking, BUSCO, NGS-leeshermontage, vergelijking met OB-haplotype, sequencing-basisfoutcontrole en genoombrede LTR Assembly Index-waardecontrole (LAI = 20,03) uitgevoerd.Dit onderzoek onthult het complexe overervingspatroon en het regulerende mechanisme van stengelstekels en voorzag ons van een basis en nieuwe middelen om de rozenbiologie te bestuderen en moleculaire markers te ontginnen die verband houden met belangrijke eigenschappen.
3. Hele genoomsequentie van gesynthetiseerde allopolyploïden in Cucumis onthult inzichten in de genoomevolutie van allopolyploïdisatie
Samenwerkingsfaciliteit: Nanjing Agricultural University
Tijdschrift: Geavanceerde wetenschap
Impactfactor: 16,801
Deze studie rapporteerde het hoogwaardige genoom van een synthetische allotetraploïde verkregen met behulp van interspecifieke hybridisatie tussen komkommer (C. sativus, 2n = 14) en zijn wilde relatieve soort (C. hystrix, 2n = 24) en daaropvolgende chromosoomduplicatie, wat de eerste is volledig gesequenced synthetisch allopolyploïde.Bij de assemblage van het genoom werd de workflow van “PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina”-sequencing toegepast, wat resulteerde in een genoomgrootte van 530,8 Mb en contig N50 = 6,5 Mb.Er werden metingen toegewezen aan 19 pseudochromosomen en subgenomen.De resultaten gaven aan dat hybridisatie, in plaats van genoomduplicatie, de meerderheid van de genomische veranderingen in zowel nucleaire als cp-genomen veroorzaakt.Het suggereerde dat de vaste heterozygositeit C.×hytivus een verhoogde aanpassing aan stress biedt.De resultaten bieden nieuwe inzichten in de evolutie van plantenpolyploïdie en bieden een prospectieve veredelingsstrategie voor toekomstige gewassen.
4. Vergelijkende genoomanalyses benadrukken transposon-gemedieerde genoomuitbreiding en de evolutionaire architectuur van 3D-genomische vouwing in katoen
Samenwerkende faciliteit: Huazhong Agricultural University
Tijdschrift: Moleculaire biologie en evolutie
Impactfactor: 16,242
Dit project maakte gebruik van Nanopore Sequencing om het genoom van drie katoensoorten samen te stellen, namelijk: Gossypium rotundifolium (K2, genoomgrootte = 2,44 Gb, contigN50 = 5,33 Mb), G. arboreum (A2, genoomgrootte = 1,62 Gb, contigN50 = 11,69 Mb), en G. raimondii (D5, genoomgrootte = 0,75 Gb, contigN50 = 17,04 Gb).Meer dan 99% van alle drie de genomen werd geassembleerd via Hi-C.De resultaten van de BUSCO-analyse zijn respectievelijk 92,5%, 93,9% en 95,4%.Al deze cijfers gaven aan dat de drie assemblagegenomen van referentiekwaliteit zijn.Vergelijkende genoomanalyses documenteerden de details van lijnspecifieke TE-amplificatie die bijdroeg aan de grote verschillen in genoomgrootte.Deze studie werpt licht op de rol van transposon-gemedieerde genoomexpansie in de evolutie van chromatinestructuren van hogere orde in planten.
5. Assemblage en analyse op chromosoomschaal van het genoom van Miscanthus lutarioriparius voor biomassagewassen
Samenwerkingsfaciliteit: CAS Center for Excellence in moleculaire plantenwetenschappen
Tijdschrift: Natuurcommunicatie
Impactfactor: 14,912
Dit project rapporteerde een assemblage op chromosoomschaal van het Miscanthus lutarioriparius-genoom door Oxford Nanopore-sequencing en Hi-C-technologieën te combineren.De 2,07 Gb-assemblage bestrijkt 96,64% van het genoom, met contig N50 van 1,71 Mb.Ongeveer 94,30% van de totale sequenties was verankerd in 19 pseudochromosomen.Door vergelijking met BAC-sequentie, LAI-evaluatie, BUSCO-evaluatie, herassemblage met NGS-gegevens, herassemblage van transcriptoomgegevens, werd het genoom geëvalueerd als hoogwaardig en continuïteit.De allotetraploïde oorsprong van de M. lutarioriparius wordt bevestigd met behulp van centromere satellietherhalingen.Tandem-duplicaatgenen van M. lutarioriparius zijn functioneel verrijkt, niet alleen in termen die verband houden met stressreacties, maar ook met betrekking tot celwandbiosynthese.Genduplicaten spelen waarschijnlijk een rol bij de C4-fotosynthese en dragen bij aan de C4-fotosynthese van Miscanthus bij lage temperaturen.Het onderzoek leverde een belangrijke referentie op voor het bestuderen van vaste planten.
6. Een assemblage van het Camptotheca acuminata-genoom op chromosoomniveau biedt inzicht in de evolutionaire oorsprong van de biosynthese van camptothecine
Samenwerkende faciliteit: Universiteit van Sichuan
Tijdschrift: Natuurcommunicatie
Impactfactor: 14,912
Dit project rapporteerde een hoogwaardige C. acuminata-genoomassemblage op chromosoomniveau, met een genoomgrootte van 414,95 Mb en contingN50 1,47 Mb.We ontdekten dat C. acuminata een onafhankelijke duplicatie van het hele genoom ervaart en dat talrijke genen die daaruit voortkomen gerelateerd zijn aan de biosynthese van camptothecine.De functionele divergentie van het LAMT-gen en de positieve evolutie van twee SLAS-genen hebben daarom beide in grote mate bijgedragen aan de biosynthese van camptothecine in C. acuminata.De resultaten benadrukten het belang van hoogwaardige genoomassemblage bij het identificeren van genetische veranderingen in de evolutionaire oorsprong van een secundaire metaboliet.
7. Het door het allel gedefinieerde genoom onthult biallelische differentiatie tijdens cassave-evolutie
Samenwerkingsfaciliteit: Chinese Academie voor Tropische Landbouwwetenschappen
Tijdschrift: Moleculaire Plant
Impactfactor: 13,162
Dit project heeft een referentiegenoom voor cassave samengesteld met contigN50 1,1 Mb met behulp van het Pacific Biosciences (PacBio) sequencingplatform.Na evaluatie door BUSCO, LAI-index en genetische kaart met hoge dichtheid, wordt bevestigd dat het samengestelde genoom van referentiekwaliteit is.De overtollige gebieden werden geïdentificeerd en contigs werden verankerd op 18 pseudochromosomen met behulp van Hi-C-koppelingen.Dit hoogwaardige en allelgedefinieerde referentiegenoom voor cassave is waardevol bij het identificeren van uiteenlopende bi-allelen op homologe chromosomen, waardoor de differentiatie en expressiedominantie van bi-allelen en hun onderliggende evolutionaire drijvende krachten kunnen worden onderzocht.Het vergemakkelijkte innovatieve veredelingsstrategieën voor cassave en andere zeer heterozygote gewassen.
8. Genomische inzichten in de snelle groei van paulownia’s en de vorming van Paulownia-heksenbezem
Samenwerkende faciliteit: Henan Agricultural University
Tijdschrift: Moleculaire Plant
Impactfactor: 13,162
Dit project verzamelde een hoogwaardig nucleair genoom van Paulownia Fortunei, 511,6 Mb groot, waarbij 93,2% van de sequenties verankerd was aan 20 pseudochromosomen.Een hogere fotosynthese-efficiëntie wordt bereikt door de integratie van C3-fotosynthese en de crassulaceaanse zuurmetabolismeroute, die mogelijk heeft bijgedragen aan de extreem snelle groeiwijze van paulowniabomen.Aanvullende genoomsequencing van PaWB-fytoplasma, gecombineerd met functionele analyses, gaf aan dat de effector PaWB-SAP54 rechtstreeks interageert met Paulownia PfSPLa, wat op zijn beurt de afbraak van PfSPLa veroorzaakt door de ubiquitine-gemedieerde route en leidt tot de vorming van heksenbezem.De gegevens leverden significante inzichten op in de biologie van paulownia's en het regulerende mechanisme voor de vorming van PaWB.
Dierlijk genoom – Diepe inzichten in de evolutie van soorten
1. Het genoom van Nautilus pompilius belicht oogevolutie en biomineralisatie
Samenwerkingsfaciliteit: Zuid-Chinese Zee Instituut voor Oceanologie, CAS
Tijdschrift: Natuurlijke ecologie en evolutie
Impactfactor: 15,462
Dit project presenteerde een compleet genoom voor Nautilus pompilius.Het heeft het minimalistische genoom onder de koppotigen waarvan de sequentie is bepaald, namelijk 730,58 Mb met contigN50 = 1,1 Mb.Het BUSCO-evaluatieresultaat bedraagt 91,31%.Gecombineerd met transcriptoom-, proteoom-, genfamilie- en fylogenetische analyse leverde dit genoom een fundamentele referentie op voor innovaties bij koppotigen, zoals het gaatjesoog en biomineralisatie.Het onderzoek gaf aan dat schade aan de volledigheid van het Hox-genencluster mogelijk verband houdt met het verdwijnen van de schaal van weekdieren.Belangrijk is dat meerdere genomische innovaties, waaronder genverliezen, onafhankelijke samentrekking en uitbreiding van specifieke genfamilies en de bijbehorende regulerende netwerken, waarschijnlijk de evolutie van het nautilus-pinhole-oog hebben gevormd.Het nautilusgenoom vormde een waardevolle hulpbron voor het reconstrueren van de evolutionaire scenario's en genomische innovaties die de bestaande koppotigen vormgeven.
2. Seadragon-genoomanalyse biedt inzicht in het fenotype en de geslachtsbepalingslocus
Samenwerkingsfaciliteit: Zuid-Chinese Zee Instituut voor Oceanologie, CAS
Tijdschrift: Wetenschapsvooruitgang
Impactfactor: 14,132
In dit project zijn de mannelijke en vrouwelijke genomen van de gewone zeedraak (Phyllopteryx taeniolatus) en zijn nauw verwante soort, de alligator zeenaald (Syngnathoides biaculeatus), de novo gesequenced.De genoomgrootte voor Phyllopteryx taeniolatus is ~659 Mb（♂）en ~663 Mb（♀）, met contigN50 van 10,0Mb en 12,1mb.de genoomgrootte voor Phyllopteryx taeniolatus is 637 Mb (♂) en ~648 Mb (♀), met contigN50 van 18,0 Mb en 21,0 Mb.Door middel van fylogenetische analyse zijn de gewone zeedraak en de alligatorfluitvis zustertaxon van Syngnathinae, en gingen ze ongeveer 27,3 miljoen jaar geleden uiteen.Transcriptieprofielen van een evolutionaire nieuwigheid, de bladachtige aanhangsels, laten zien dat een reeks genen die doorgaans betrokken zijn bij de ontwikkeling van vinnen, zijn gecoöpteerd, evenals een verrijking van transcripten voor potentieel weefselherstel en immuunafweergenen.Er werd een vermoedelijke geslachtsbepalende locus geïdentificeerd die codeert voor een mannelijk specifiek amhr2y-gen dat wordt gedeeld door de gewone zeedraak en de alligatorfluitvis.Dit project leverde kritisch bewijs voor onderzoek naar adaptieve evolutie.
Posttijd: 19 september 2022