W 2021 r. w ramach BMKGENE opublikowano 31 badań genomu de novo w czasopismach o dużym wpływie, w których łączny współczynnik wpływu przekracza 320. 15 artykułów było współautorami, 4 z nich były współautorami BMKGENE jako pierwsi autorzy
Zaraz po rozpoczęciu roku 2022 ukazały się już dwa artykuły badawcze, odpowiednio w czasopismach „Natural Genetics” i „Molecular Plant”.Są to: „Dwa rozbieżne haplotypy z wysoce heterozygotycznego genomu liczi sugerują niezależne zdarzenia udomowienia w przypadku wczesnych i późno dojrzewających odmian” (badanie genomu liczi przeprowadzone przez College of Horticulture, South China Agricultural University i współpracowników naukowych, opublikowane w Natural Genetics. ) oraz „Sekwencje genomu pięciu gatunków Sitopsis z Aegilops i pochodzenie poliploidalnego subgenomu B pszenicy” (genom pięciu gatunków Sitopsis, prowadzone przez zespół badawczy profesora Bao Liu z Northeast Normal University).Przejrzymy również te dwa artykuły i podzielimy się nimi z naszymi czytelnikami.
Rzućmy teraz okiem na doskonałe artykuły badawcze opublikowane w 2021 r., których współautorem jest BMK i współpracujące z nami placówki.
Genom rośliny — przełomy w wielogatunkowości.
1. Wysokiej jakości zestaw genomu podkreśla cechy genomiczne żyta i geny ważne z agronomicznego punktu widzenia
Współpracująca placówka: Uniwersytet Rolniczy w Henan
Czasopismo: Genetyka naturalna
Współczynnik wpływu: 38,31
W ramach tego projektu zsekwencjonowano genom żyta Weining, elitarnej chińskiej odmiany żyta.Złożone kontigi (7,74 Gb) stanowiły 98,47% szacowanej wielkości genomu (7,86 Gb), przy czym 93,67% kontigów (7,25 Gb) przypisanych było do siedmiu chromosomów.Powtarzające się elementy stanowiły 90,31% złożonego genomu.Dalsze analizy zespołu Weininga rzuciły nowe światło na duplikacje genów w całym genomie i ich wpływ na geny biosyntezy skrobi, fizyczną organizację złożonych loci prolaminy, cechy ekspresji genów leżące u podstaw cechy wczesnej główki oraz domniemane regiony chromosomalne i loci związane z udomowieniem w życie.Ta sekwencja genomu może przyspieszyć badania genomiczne i hodowlane żyta i pokrewnych roślin zbożowych.
2.Róża bez kolców: spostrzeżenia genomiczne powiązane z adaptacją do wilgoci
Współpracująca placówka: Instytut Botaniki Kunming, Chińska Akademia Nauk
Czasopismo: National Science Review
Współczynnik uderzenia: 17,273
W ramach tego projektu zebrano próbki „Basye's Thornless” (BT, pozbawiona kolców odmiana Rosa wichuraiana), „Old Blush” (OB, genotyp założyciela w udomowieniu róż), ich hybrydy F1 i BCF1.Wygenerowano także wysokiej jakości referencyjny zespół genomu, aby zidentyfikować elementy genetyczne związane z rozwojem kolców łodygowych.Rozmiar genomu wynosi około 530,6 Mb.Aby zweryfikować jakość złożonego genomu, przeprowadzono analizy takie jak porównanie mapy genetycznej, ponowne złożenie odczytów BUSCO, NGS, porównanie z haplotypem OB, kontrola podstawowego współczynnika błędów sekwencjonowania i sprawdzenie wartości indeksu składania LTR całego genomu (LAI = 20,03).Badania te ujawniają złożony wzór dziedziczenia i mechanizm regulacyjny kolców łodygowych, a także zapewniły nam podstawy i nowe zasoby do badania biologii róży i wydobywania markerów molekularnych powiązanych z ważnymi cechami.
3. Sekwencja całego genomu zsyntetyzowanych allopoliploidów w Cucumis ujawnia wgląd w ewolucję genomu w procesie allopoliploidyzacji
Współpracująca placówka: Uniwersytet Rolniczy w Nanjing
Czasopismo: Zaawansowana nauka
Współczynnik uderzenia: 16,801
W badaniu tym opisano wysokiej jakości genom syntetycznego allotetraploidu uzyskany w wyniku hybrydyzacji międzygatunkowej między ogórkiem (C. sativus, 2n = 14) a jego dzikim gatunkiem spokrewnionym (C. hystrix, 2n = 24) oraz późniejszą duplikację chromosomu, która jest pierwszą w pełni zsekwencjonowany syntetyczny allopoliploid.Podczas składania genomu zastosowano sekwencjonowanie „PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina”, co dało rozmiar genomu 530,8 Mb i kontig N50 = 6,5 Mb.Odczyty przypisano do 19 pseudochromosomów i subgenomów.Wyniki wskazały, że to hybrydyzacja, a nie duplikacja genomu, powoduje większość zmian genomowych zarówno w genomach jądrowych, jak i genomach cp.Sugerowało to, że stała heterozygotyczność zapewnia C.×hytivus zwiększoną adaptację do stresu.Wyniki dostarczają nowego wglądu w ewolucję poliploidii roślin i oferują perspektywiczną strategię hodowlaną dla przyszłych upraw.
4. Porównawcze analizy genomu podkreślają ekspansję genomu za pośrednictwem transpozonów i ewolucyjną architekturę trójwymiarowego składania genomu w bawełnie
Obiekt współpracujący: Uniwersytet Rolniczy w Huazhong
Czasopismo: Biologia molekularna i ewolucja
Współczynnik uderzenia: 16,242
W tym projekcie wykorzystano sekwencjonowanie Nanopore do złożenia genomu trzech gatunków bawełny, a mianowicie: Gossypium rotundifolium (K2, rozmiar genomu = 2,44 Gb, kontigN50 = 5,33 Mb), G. arboreum (A2, rozmiar genomu = 1,62 Gb, kontigN50 = 11,69 Mb) oraz G. raimondii (D5, wielkość genomu = 0,75 Gb, kontigN50 = 17,04 Gb).Ponad 99% wszystkich trzech genomów złożono za pomocą Hi-C.Wyniki analizy BUSCO wynoszą odpowiednio 92,5%, 93,9% i 95,4%.Wszystkie te liczby wskazywały, że trzy genomy złożone są na poziomie referencyjnym.Porównawcze analizy genomu udokumentowały szczegóły specyficznej dla linii amplifikacji TE, przyczyniające się do dużych różnic w wielkości genomu.Badanie to rzuca światło na rolę ekspansji genomu za pośrednictwem transpozonów w ewolucji struktury chromatyny wyższego rzędu u roślin.
5. Składanie i analiza w skali chromosomowej genomu Miscanthus lutarioriparius uprawy biomasy
Współpracowana placówka: Centrum Doskonałości CAS w molekularnych naukach o roślinach
Czasopismo: Nature Communications
Współczynnik uderzenia: 14,912
W ramach tego projektu doniesiono o złożeniu genomu Miscanthus lutarioriparius w skali chromosomowej poprzez połączenie sekwencjonowania Oxford Nanopore i technologii Hi-C.Zespół 2,07 Gb obejmuje 96,64% genomu, z kontigiem N50 o wielkości 1,71 Mb.Około 94,30% wszystkich sekwencji było zakotwiczonych w 19 pseudochromosomach.Poprzez porównanie z sekwencją BAC, ocenę LAI, ocenę BUSCO, ponowne złożenie danych z NGS, ponowne złożenie danych transkryptomu, genom oceniono jako wysokiej jakości i ciągłości.Allotetraploidalne pochodzenie M. lutarioriparius potwierdza się za pomocą centromerowych powtórzeń satelitarnych.Tandemowe duplikaty genów M. lutarioriparius są wzbogacone funkcjonalnie nie tylko pod względem związanym z reakcją na stres, ale także biosyntezą ściany komórkowej.Duplikaty genów prawdopodobnie odgrywają rolę w fotosyntezie C4 i przyczyniają się do fotosyntezy C4 miskanta w niskiej temperaturze.Badania dostarczyły ważnego odniesienia do badania roślin wieloletnich.
6. Zespół genomu Camptotheca acuminata na poziomie chromosomu zapewnia wgląd w ewolucyjne pochodzenie biosyntezy kamptotecyny
Współpracowana placówka: Uniwersytet w Syczuanie
Czasopismo: Nature Communications
Współczynnik uderzenia: 14,912
W ramach tego projektu zgłoszono wysokiej jakości zespół genomu C. acuminata na poziomie chromosomów, o wielkości genomu 414,95 Mb i zawartości N50 1,47 Mb.Odkryliśmy, że C. acuminata ulega niezależnej duplikacji całego genomu i wywodzi się z niej wiele genów związanych z biosyntezą kamptotecyny.Zatem funkcjonalna rozbieżność genu LAMT i pozytywna ewolucja dwóch genów SLAS w znacznym stopniu przyczyniły się do biosyntezy kamptotecyny u C. acuminata.Wyniki podkreśliły znaczenie wysokiej jakości składania genomu w identyfikowaniu zmian genetycznych w pochodzeniu ewolucyjnym metabolitu wtórnego.
7. Genom zdefiniowany allelami ujawnia różnicowanie bialleliczne podczas ewolucji manioku
Współpracowana placówka: Chińska Akademia Tropikalnych Nauk Rolniczych
Czasopismo: Roślina Molekularna
Współczynnik uderzenia: 13,162
W ramach tego projektu zebrano genom referencyjny manioku z kontigN50 1,1 Mb przy użyciu platformy sekwencjonowania Pacific Biosciences (PacBio).Po ocenie za pomocą BUSCO, indeksu LAI i mapy genetycznej o dużej gęstości, złożony genom potwierdza się jako referencyjny.Zidentyfikowano zbędne regiony i zakotwiczono kontigi na 18 pseudochromosomach za pomocą połączeń Hi-C.Ten wysokiej jakości genom referencyjny manioku zdefiniowany przez allele jest cenny w identyfikowaniu rozbieżnych bi-alleli na homologicznych chromosomach, umożliwiając badanie różnicowania i dominacji ekspresji bi-alleli oraz leżących u ich podstaw ewolucyjnych sił napędowych.Ułatwiło to wprowadzanie innowacyjnych strategii hodowli manioku i innych wysoce heterozygotycznych roślin uprawnych.
8. Genomowe spostrzeżenia na temat szybkiego wzrostu paulowni i powstawania miotły czarownic Paulowni
Współpracująca placówka: Uniwersytet Rolniczy w Henan
Czasopismo: Roślina Molekularna
Współczynnik uderzenia: 13,162
W ramach tego projektu zebrano wysokiej jakości genom jądrowy Paulownia Fortui o rozmiarze 511,6 Mb, przy czym 93,2% sekwencji jest zakotwiczonych w 20 pseudochromosomach.Wyższą wydajność fotosyntezy osiąga się poprzez integrację fotosyntezy C3 i szlaku metabolizmu kwasu gruboszowego, co mogło przyczynić się do niezwykle szybkiego wzrostu drzew paulowni.Dodatkowe sekwencjonowanie genomu fitoplazmy PaWB, w połączeniu z analizami funkcjonalnymi, wykazało, że efektor PaWB-SAP54 bezpośrednio oddziałuje z Paulownią PfSPLa, co z kolei powoduje degradację PfSPLa szlakiem za pośrednictwem ubikwityny i prowadzi do powstania miotły czarownicy.Dane dostarczyły ważnych informacji na temat biologii paulowni i mechanizmu regulacyjnego powstawania PaWB.
Genom zwierzęcy – głęboki wgląd w ewolucję gatunków
1. Genom Nautilus pompilius wyjaśnia ewolucję oczu i biomineralizację
Współpracowana placówka: Instytut Oceanologii Morza Południowochińskiego, CAS
Czasopismo: Ekologia naturalna i ewolucja
Współczynnik uderzenia: 15,462
W ramach tego projektu przedstawiono kompletny genom Nautilus pompilius.Ma minimalistyczny genom wśród sekwencjonowanych głowonogów, który wynosi 730,58 Mb przy kontigN50 = 1,1 Mb.Wynik oceny BUSCO to 91,31%.W połączeniu z transkryptomem, proteomem, rodziną genów i analizą filogenetyczną genom ten zapewnił podstawowe odniesienie w zakresie innowacji głowonogów, takich jak oko otworkowe i biomineralizacja.Badania wykazały, że uszkodzenie kompletności klastra genów Hox może być związane z zanikaniem muszli mięczaków.Co ważne, liczne innowacje genomiczne, w tym utrata genów, niezależne kurczenie się i ekspansja określonych rodzin genów i powiązanych z nimi sieci regulacyjnych, prawdopodobnie ukształtowały ewolucję oka otworkowego łodzika.Genom łodzika stanowi cenne źródło do rekonstrukcji scenariuszy ewolucyjnych i innowacji genomicznych, które kształtują istniejące głowonogi.
2. Analiza genomu Seadragon zapewnia wgląd w jego fenotyp i miejsce determinacji płci
Współpracowana placówka: Instytut Oceanologii Morza Południowochińskiego, CAS
Czasopismo: Postępy nauki
Współczynnik uderzenia: 14,132
W ramach tego projektu zsekwencjonowano de novo genomy męskie i żeńskie morskiego smoka zwyczajnego (Phyllopteryx taeniolatus) i blisko spokrewnionego z nim gatunku, aligatora (Syngnathoides biaculeatus).Rozmiar genomu Phyllopteryx taeniolatus wynosi ~659 Mb（♂） i ~663 Mb（♀）, z kontigN50 wynoszącym 10,0 Mb i 12,1 MB.Rozmiar genomu Phyllopteryx taeniolatus wynosi 637 Mb (♂) i ~ 648 Mb (♀), z kontigN50 wynoszącym 18,0 Mb i 21,0 Mb.Analiza filogenetyczna wykazała, że smok morski i iglica aligatora są taksonami siostrzanymi Syngnathinae i rozdzieliły się około 27,3 mln lat temu.Profile transkrypcji z ewolucyjnej nowości, czyli wyrostków przypominających liście, pokazują, że dokooptowano zestaw genów zwykle zaangażowanych w rozwój płetw, a także wzbogacono transkrypty potencjalnych genów naprawy tkanek i obrony immunologicznej.Zidentyfikowano przypuszczalne locus determinujące płeć, kodujące specyficzny dla samców gen amhr2y, wspólny dla smoka morskiego i iglicy aligatora.Projekt ten dostarczył kluczowych dowodów do badań nad ewolucją adaptacyjną.
Czas publikacji: 19 września 2022 r