EVOLUÇÃO DO GENOMA
genética da natureza
Uma montagem de genoma de alta qualidade destaca características genômicas do centeio e genes agronomicamente importantes
PacBio |Iluminar |Mapa Óptico Bionano |Montagem do genoma Hi-C |Mapa Genético |Varreduras Seletivas |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
A Biomarker Technologies forneceu suporte técnico no sequenciamento Pacbio, sequenciamento Hi-C e análise de dados neste estudo.
Destaques
1. Foi obtido o primeiro genoma de Rye de alta qualidade em nível cromossômico, que possui um único tamanho de cromossomo maior que 1 Gb.
2. Em comparação com o genoma de Tu, Aet e Hv, foram observados eventos recentes únicos de LTR-RT no genoma de Rye, que foi responsável pela extensão do tamanho do genoma de centeio.
3.A divergência entre o centeio e os trigos diplóides ocorreu após a separação da cevada do trigo, sendo os tempos de divergência para os dois eventos de aproximadamente 9,6 e 15 MYA.
A fosforilação dos genes FT pode controlar a característica inicial do centeio.
4. A análise de varredura seletiva indica possível envolvimento do ScID1 na regulamentação da data do título e sua provável seleção por domesticação no centeio
Fundo
Fundo
O centeio é uma valiosa cultura alimentar e forrageira, um importante recurso genético para o melhoramento do trigo e do triticale e um material indispensável para estudos eficientes de genômica comparativa em gramíneas.O centeio Weining, uma variedade de floração precoce cultivada na China, é excelente devido à sua resistência de amplo espectro ao oídio e à ferrugem listrada.Para compreender a base genética e molecular das características da elite do centeio e para promover os estudos genômicos e de melhoramento no centeio e culturas relacionadas, sequenciamos e analisamos aqui o genoma do centeio Weining.
Conquistas
Genoma do Centeio
O genoma de Rye foi construído combinando leituras PacBio SMRT, sequenciamento Illumina de leitura curta, bem como aquelas de captura de conformação de cromatina (Hi-C), mapeamento genético e análise BioNano.Os contigs montados (7,74 Gb) representaram 98,47% do tamanho estimado do genoma (7,86 Gb), com 93,67% dos contigs (7,25 Gb) atribuídos a sete cromossomos.Elementos repetitivos constituíram 90,31% do genoma montado.
Genoma do Centeio
Mapa de ligação genética (WJ) desenvolvido usando 295 plantas F2 derivadas do cruzamento de duas raças locais de centeio (Weining × Jingzhou)
Mapa de contato Hi-C dos sete cromossomos de centeio Weining montados (1R – 7R)
Alinhamento entre os sete cromossomos montados do centeio Weining e os sete grupos de ligação de centeio desenvolvidos usando a população Lo7 x Lo255 RIL
O valor do índice de montagem LTR (LAI) do genoma do centeio foi encontrado em 18,42 e 1.393 (96,74%) dos 1.440 genes BUSCO altamente conservados foram identificados. Esses resultados sugerem que a sequência do genoma do centeio Weining é de alta qualidade em ambos intergênicos. e regiões genéticas.Um total de 86.991 genes codificadores de proteínas, incluindo 45.596 genes de alta confiança (HC) e 41.395 genes de baixa confiança (LC) foram previstos.
2. Análise de TEs
Análise de TEs.Um total de 6,99 Gb, representando 90,31% da montagem Weining, foi anotado como TEs, que incluiu 2.671.941 elementos pertencentes a 537 famílias.Este teor de TE foi claramente superior ao relatado anteriormente para Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) ou Hv (80,80%).Os retrotransposons de repetição terminal longa (LTR-RTs), incluindo Gypsy, Copia e elementos RT não classificados, foram os TEs dominantes e ocuparam 84,49% do conteúdo de TE anotado e 76,29% do genoma de Weining montado;Os transposons de DNA CACTA foram os segundos TEs mais abundantes, constituindo 11,68% do conteúdo de TE anotado e 10,55% do genoma de Weining montado.
Análise de elementos transposon de centeio
O centeio Weining teve uma proporção comparativamente alta de inserções recentes de LTR-RTs com o pico de amplificação aparecendo há cerca de 0,5 milhão de anos (MYA), que foi o mais recente entre as quatro espécies;o outro pico, ocorreu aproximadamente 1,7 MYA, era mais antigo e também observado na cevada.No nível da superfamília, foram encontradas explosões muito recentes de elementos Copia no centeio Weining a 0,3 MYA, enquanto as amplificações de RTs ciganos moldaram dominantemente o padrão de distribuição bimodal da dinâmica de explosão LTR-RT.
3. Investigação da evolução do genoma do centeio e das sintenias cromossômicas
A divergência entre o centeio e o trigo diplóide ocorreu após a separação da cevada do trigo, sendo os tempos de divergência para os dois eventos de aproximadamente 9,6 e 15 MYA, respectivamente.1R, 2R, 3R foram inteiramente colineares com os grupos 1, 2 e 3 cromossomos do trigo, respectivamente.4R, 5R, 6R, 7R foram encontrados em fusões e segmentos em grande escala.
4. Análise de duplicações genéticas e seu impacto nos genes da biossíntese de amido
Notavelmente, os números de genes duplicados em tandem (TDGs) e genes duplicados proximalmente (PDGs) do centeio Weining foram ambos maiores do que aqueles encontrados para Tu, Aet, Hv, Bd e Os.Os genes duplicados transpostos (TrDGs) também foram mais numerosos do que aqueles encontrados especificamente para Tu e Aet.A expansão do genoma do centeio é acompanhada por um maior número de duplicações genéticas.O aumento das explosões de TE no centeio pode ter levado a um número elevado de TrDGs.
Análises evolutivas e de sintenia cromossômica do genoma do centeio
Análise de duplicações de genes de centeio e seu impacto nas diversidades de genes relacionados à biossíntese de amido (SBRGs)
5. Dissecção de loci genéticos de proteína de armazenamento de sementes de centeio (SSP)
Quatro loci cromossômicos (Sec-1 a Sec-4) especificando SSPs de centeio foram identificados em 1R ou 2R.Os genes da α-gliadina evoluíram apenas recentemente no trigo e em espécies intimamente relacionadas, após a divergência do trigo do centeio.
6. Exame do fator de transcrição (TF) e genes de resistência a doenças
Análise de loci secalina de centeio
O centeio Weining tinha mais numerosos genes associados à resistência a doenças (DRA) (1.989, Dados Suplementares 3) do que Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575) e A (1.836 ), subgenomas B (1.728) e D (1.888) do trigo mole.
7. Investigação de características de expressão gênica associadas à característica de rumo inicial
Dois genes FT com expressão relativamente alta sob condições de dias longos, ScFT1 e ScFT2, foram anotados na montagem do genoma de Weining.Dois resíduos de aminoácidos da fosforilação de ScFT2 (S76 e T132) foram encontrados em relação à redução do controle do tempo
Características de desenvolvimento e expressão gênica associadas à característica inicial do centeio Weining
8. Mineração de regiões cromossômicas e loci potencialmente envolvidos na domesticação do centeio
Um total de 123.647 SNPs foram utilizados para conduzir análises de varredura seletiva entre centeio cultivado e S. vavilovii.11 sinais de varredura seletiva identificados por índice de redução (DRI), índice de fixação (FST) e método XP-CLR.Foi encontrado possível envolvimento do ScID1 na regulamentação da data do título.
Identificação e análise de regiões cromossômicas e loci potencialmente relacionados à domesticação do centeio
Referência
Li GW et al.Uma montagem de genoma de alta qualidade destaca características genômicas do centeio e genes agronomicamente importantes.Genética da Natureza (2021)
Notícias e Destaques visa compartilhar os últimos casos de sucesso com Biomarker Technologies, capturando novas conquistas científicas, bem como técnicas proeminentes aplicadas durante o estudo.
Horário da postagem: 05 de janeiro de 2022