EVOLUCIJA GENOMA
naravna genetika
Visokokakovosten sestav genoma poudarja genomske značilnosti rži in agronomsko pomembne gene
PacBio |Illumina |Optični zemljevid Bionano |Sklop genoma Hi-C |Genetski zemljevid |Selektivni pregledi |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-zap
Biomarker Technologies je zagotovil tehnično podporo pri sekvenciranju Pacbio, Hi-C sekvenciranju in analizi podatkov v tej študiji.
Poudarki
1. Dobljen je bil prvi genom Rži visoke kakovosti na kromosomski ravni, ki ima velikost enega kromosoma večjo od 1 Gb.
2. V primerjavi z genomom Tu, Aet in Hv so v genomu rži opazili edinstvene nedavne dogodke LTR-RT, ki so bili odgovorni za razširitev velikosti genoma rži.
3. Do razhajanja med ržjo in diploidnimi pšenicami je prišlo po ločitvi ječmena od pšenice, pri čemer sta bila časa razhajanja za oba dogodka približno 9,6 in 15 MYA.
Fosforilacija genov FT lahko nadzoruje lastnost zgodnje obrabe pri rži.
4. Selektivna pregledna analiza kaže na možno vpletenost ScID1 v regulacijo datuma naslova in njegovo verjetno selekcijo z udomačitvijo v rži
Ozadje
Ozadje
Rž je dragocen živilski in krmni pridelek, pomemben genski vir za izboljšanje pšenice in tritikale ter nepogrešljiv material za učinkovite primerjalne genomske študije trav.Rž Weining, zgodnje cvetoča sorta, ki jo gojijo na Kitajskem, je izjemna zaradi širokega spektra odpornosti na pepelasto plesen in črtasto rjo.Da bi razumeli genetsko in molekularno osnovo elitnih lastnosti rži ter spodbujali genomske in žlahtniteljske študije pri rži in sorodnih pridelkih, smo tukaj sekvencirali in analizirali genom rži Weining.
Dosežki
Rženi genom
Rženi genom je bil zgrajen s kombiniranjem odčitkov PacBio SMRT, sekvenciranja Illumina s kratkim branjem, kot tudi tistih iz zajemanja konformacije kromatina (Hi-C), genetskega kartiranja in analize BioNano.Sestavljeni kontigi (7,74 Gb) so predstavljali 98,47 % ocenjene velikosti genoma (7,86 Gb), pri čemer je 93,67 % kontigov (7,25 Gb) dodeljenih sedmim kromosomom.Ponavljajoči se elementi so predstavljali 90,31 % sestavljenega genoma.
Rženi genom
Zemljevid genetske povezave (WJ), razvit z uporabo 295 rastlin F2, pridobljenih s križanjem dveh domačih sort rži (Weining × Jingzhou)
Kontaktna karta Hi-C sedmih sestavljenih rženih kromosomov Weining (1R – 7R)
Poravnava med sedmimi sestavljenimi kromosomi rži Weining in sedmimi veznimi skupinami rži, razvitih z uporabo populacije RIL Lo7 x Lo255
Ugotovljeno je bilo, da je vrednost skupnega indeksa LTR (LAI) genoma rži 18,42 in identificiranih je bilo 1393 (96,74 %) od 1440 visoko ohranjenih genov BUSCO. Ti rezultati kažejo, da je Weiningovo zaporedje genoma rži visoke kakovosti v obeh medgenskih in genske regije.Predvidenih je bilo skupno 86.991 genov, ki kodirajo beljakovine, vključno s 45.596 geni z visoko stopnjo zaupanja (HC) in 41.395 geni z nizko stopnjo zaupanja (LC).
2. Analiza TE
Analiza TE.Skupaj 6,99 Gb, kar predstavlja 90,31 % sklopa Weining, je bilo označenih kot TE, ki je vključevalo 2.671.941 elementov, ki pripadajo 537 družinam.Ta vsebnost TE je bila očitno višja od tiste, ki je bila predhodno sporočena za Ta (84,70 %), Tu (81,42 %), Aet (84,40 %), WEW (82,20 %) ali Hv (80,80 %).Dolgi terminalni ponavljajoči se retrotranspozoni (LTR-RT), vključno z elementi Gypsy, Copia in nerazvrščenimi RT, so bili prevladujoči TE in 1 je zasedel 84,49 % označene vsebnosti TE in 76,29 % sestavljenega Weiningovega genoma;Transpozoni CACTA DNA so bili drugi najpogostejši TE, saj so predstavljali 11,68 % označene vsebnosti TE in 10,55 % sestavljenega Weiningovega genoma.
Analiza transpozonskih elementov rži
Weining rž je imela sorazmerno visok delež nedavnih vstavitev LTR-RT z vrhom ojačanja, ki se je pojavil pred približno 0,5 milijona let (MYA), kar je bilo najnovejše med štirimi vrstami;drugi vrh, ki se je zgodil približno 1,7 MYA, je bil starejši in viden tudi pri ječmenu.Na ravni superdružine so bili najdeni zelo nedavni izbruhi elementov Copia v rži Weining pri 0,3 MYA, medtem ko so ojačanja Gypsy RT prevladujoče oblikovala bimodalni vzorec porazdelitve dinamike izbruha LTR-RT.
3. Preiskava evolucije genoma rži in kromosomske sintenije
Razhajanje med ržjo in diploidnimi pšenicami je prišlo po ločitvi ječmena od pšenice, pri čemer sta bila časa razhajanja za oba dogodka približno 9,6 oziroma 15 MYA.1R, 2R, 3R so bili popolnoma kolinearni s skupinami 1, 2 in 3 kromosomov pšenice.4R, 5R, 6R, 7R je bilo ugotovljeno, da obstajajo velike fuzije in segmenti.
4. Analiza podvajanj genov in njihov vpliv na gene za biosintezo škroba
Predvsem je bilo število tandemsko podvojenih genov (TDG) in proksimalno podvojenih genov (PDG) rži Weining večje od tistih, ugotovljenih za Tu, Aet, Hv, Bd in Os.Transponirani podvojeni geni (TrDG) so bili tudi večji od tistih, ki so bili posebej ugotovljeni za Tu in Aet.Razširitev genoma rži spremlja večje število podvajanj genov.Povečani izbruhi TE v rži so lahko povzročili povišano število TrDG.
Evolucijske analize in analize kromosomske sintenije genoma rži
Analiza podvajanja rženih genov in njihov vpliv na raznolikost genov, povezanih z biosintezo škroba (SBRG)
5. Disekcija genskih lokusov za skladiščni protein (SSP) rženega semena
Na 1R ali 2R so bili identificirani štirje kromosomski lokusi (Sec-1 do Sec-4), ki določajo SSP rži.Geni α-gliadina so se šele pred kratkim razvili v pšenici in sorodnih vrstah po razhajanju pšenice od rži.
6. Preiskava transkripcijskega faktorja (TF) in genov za odpornost na bolezni
Analiza lokusov rženega sekalina
Rž Weining je imela več genov, povezanih z odpornostjo na bolezni (DRA) (1.989, dodatni podatki 3) kot Tu (1.621), Aet (1.758), Hv (1.508), Bd (1.178), Os (1.575) in A (1.836). ), B (1.728) in D (1.888) subgenomov navadne pšenice.
7. Preiskava značilnosti izražanja genov, povezanih z lastnostjo zgodnje glave
Dva gena FT z relativno visoko ekspresijo v pogojih dolgega dneva, ScFT1 in ScFT2, sta bila označena v sestavu genoma Weining.Ugotovljeno je bilo, da sta dva aminokislinska ostanka fosforilacije ScFT2 (S76 in T132) povezana z znižanjem nadzora časa
Značilnosti razvoja in izražanja genov, povezane z zgodnjo lastnostjo rži Weining
8. Rudarjenje kromosomskih regij in lokusov, ki bi lahko bili vpleteni v udomačitev rži
Skupaj 123.647 SNP je bilo uporabljenih za izvedbo selektivne analize pometanja med gojeno ržjo in S. vavilovii.11 selektivnih sweep signalov, identificiranih z redukcijskim indeksom (DRI), fiksacijskim indeksom (FST) in metodo XP-CLR.Ugotovljeno je bilo, da je ScID1 možno vpleten v urejanje datuma naslova.
Identifikacija in analiza kromosomskih regij in lokusov, potencialno povezanih z udomačitvijo rži
Referenca
Li GW et al.Visokokakovosten sestav genoma poudarja genomske značilnosti rži in agronomsko pomembne gene.Naravna genetika (2021)
Novice in poudarki želi deliti najnovejše uspešne primere z Biomarker Technologies, zajeti nove znanstvene dosežke in vidne tehnike, uporabljene med študijo.
Čas objave: 5. januarja 2022