EVOLUCIONI I GJENOMIT
gjenetika e natyrës
Një grup gjenomi me cilësi të lartë nxjerr në pah karakteristikat gjenomike të thekrës dhe gjenet e rëndësishme agronomike
PacBio |Illumina |Harta optike Bionano |Asambleja e Gjenomit Hi-C |Harta Gjenetike |Spastrimet selektive |ARN-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies ofroi mbështetje teknike për sekuencën Pacbio, sekuencën Hi-C dhe analizën e të dhënave në këtë studim.
Pikat kryesore
1. Është marrë gjenomi i parë i thekrës me cilësi të lartë në nivel kromozomik, i cili ka një madhësi të vetme kromozomi më të madhe se 1 Gb.
2. Krahasuar me gjenomin Tu, Aet dhe Hv, një ngjarje unike e fundit e LTR-RT u vu re në gjenomin e thekrës, e cila ishte përgjegjëse për zgjerimin e madhësisë së gjenomit të thekrës.
3. Divergjenca midis thekrës dhe grurit diploid ndodhi pas ndarjes së elbit nga gruri, me kohët e divergjencës për të dy ngjarjet afërsisht 9.6 dhe 15 MYA.
Fosforilimi i gjeneve FT mund të kontrollojë tiparin e hershëm të kokës në thekër.
4. Analiza e fshirjes selektive tregon përfshirjen e mundshme të ScID1 në rregullimin e datës së titullit dhe përzgjedhjen e tij të mundshme nga zbutja në thekër
Sfondi
Sfondi
Thekra është një kulturë e vlefshme ushqimore dhe foragjere, një burim i rëndësishëm gjenetik për përmirësimin e grurit dhe triticale, dhe një material i domosdoshëm për studime efikase krahasuese gjenomike në barëra.Thekra e thatë, një varietet me lulëzim të hershëm i kultivuar në Kinë, është i jashtëzakonshëm për shkak të rezistencës së saj me spektër të gjerë si ndaj mykut pluhur ashtu edhe ndaj ndryshkut me shirita.Për të kuptuar bazën gjenetike dhe molekulare të tipareve të elitës së thekrës dhe për të promovuar studimet gjenomike dhe mbarështuese në thekër dhe kulturat e ngjashme, ne këtu renditëm dhe analizuam gjenomin e thekrës Weining.
Arritjet
Gjenomi i thekrës
Gjenomi i thekrës u ndërtua duke kombinuar leximet e PacBio SMRT, renditjen e shkurtër të Illumina-s, si dhe ato nga kapja e konformacionit të kromatinës (Hi-C), harta gjenetike dhe analiza BioNano.Kontigat e mbledhura (7.74 Gb) përbënin 98.47% të madhësisë së vlerësuar të gjenomit (7.86 Gb), me 93.67% të kontigëve (7.25 Gb) të caktuar në shtatë kromozome.Elementet përsëritëse përbënin 90.31% të gjenomit të mbledhur.
Gjenomi i thekrës
Harta e lidhjes gjenetike (WJ) e zhvilluar duke përdorur 295 bimë F2 që rrjedhin nga kryqëzimi i dy racave tokësore të thekrës (Weining × Jingzhou)
Harta e kontaktit Hi-C e shtatë kromozomeve të montuara të thekrës Weining (1R – 7R)
Rreshtimi midis shtatë kromozomeve të mbledhura të thekrës Weining dhe shtatë grupeve të lidhjes së thekrës u zhvillua duke përdorur popullsinë RIL Lo7 x Lo255
Vlera e Indeksit të Asamblesë LTR (LAI) të gjenomit të thekrës u gjet të ishte 18.42 dhe u identifikuan 1.393 (96.74%) nga 1.440 gjenet BUSCO shumë të konservuara. Këto rezultate sugjerojnë se sekuenca e gjenomit të thekrës Weining është e cilësisë së lartë në të dyja dhe rajonet gjenetike.U parashikuan gjithsej 86,991 gjene koduese të proteinave, duke përfshirë 45,596 gjene me besim të lartë (HC) dhe 41,395 gjene me besim të ulët (LC).
2. Analiza e TE-ve
Analiza e TE-ve.Një total prej 6,99 Gb, që përfaqëson 90,31% të asamblesë Weining, u shënua si TE, që përfshinte 2,671,941 elementë që u përkisnin 537 familjeve.Kjo përmbajtje TE ishte qartësisht më e lartë se ajo e raportuar më parë për Ta (84.70%), Tu (81.42%), Aet (84.40%), WEW (82.20%) ose Hv (80.80%).Retrotranspozonët e përsëritur të terminalit të gjatë (LTR-RT), duke përfshirë elementët Gypsy, Copia dhe RT të paklasifikuara, ishin TE-të dominuese dhe 1 zënë 84,49% të përmbajtjes së TE të shënuar dhe 76,29% të gjenomit të mbledhur të Weining;Transpozonët e ADN-së CACTA ishin TE-të e dyta më të bollshme, duke përbërë 11,68% të përmbajtjes së TE të shënuar dhe 10,55% të gjenomit të mbledhur të Weining.
Analiza e elementeve transpozonore të thekrës
Thekra ka pasur një përqindje relativisht të lartë të futjeve të fundit të LTR-RT-ve me kulmin e amplifikimit që u shfaq rreth 0.5 milion vjet më parë (MYA), e cila ishte më e fundit midis katër specieve;maja tjetër, ndodhi afërsisht 1.7 MYA, ishte më e vjetër dhe gjithashtu u pa në elb.Në nivelin e superfamiljes, u gjetën shpërthime shumë të fundit të elementeve Copia në thekër Weining në 0,3 MYA, ndërsa përforcimet e RT-ve cigane formuan në mënyrë dominuese modelin e shpërndarjes bimodale të dinamikës së shpërthimit LTR-RT.
3. Hulumtimi i evolucionit të gjenomit të thekrës dhe sintenive të kromozomeve
Divergjenca midis thekrës dhe grurit diploid ndodhi pas ndarjes së elbit nga gruri, me kohët e divergjencës për dy ngjarjet përkatësisht afërsisht 9.6 dhe 15 MYA.1R, 2R, 3R ishin tërësisht kolinear me grupet 1, 2 dhe 3 kromozome të grurit, respektivisht.4R, 5R, 6R, 7R u gjetën se ekzistojnë bashkime dhe segmente në shkallë të gjerë.
4. Analiza e dyfishimeve të gjeneve dhe ndikimi i tyre në gjenet e biosintezës së niseshtës
Veçanërisht, numri i gjeneve të dyfishuara në mënyrë të dyfishtë (TDG) dhe gjeneve të dyfishuara afërsisht (PDG) të thekrës Weining ishin të dy më të larta se ato të gjetura për Tu, Aet, Hv, Bd dhe Os.Gjenet e dyfishuara të transpozuara (TrDG) ishin gjithashtu më të shumta se ato të gjetura posaçërisht për Tu dhe Aet.Zgjerimi i gjenomit të thekrës shoqërohet me një numër më të madh të dyfishimeve të gjeneve.Shpërthimet e rritura të TE në thekër mund të kenë çuar në një numër të ngritur të TrDG-ve.
Analizat e evolucionit dhe sintenisë së kromozomeve të gjenomit të thekrës
Analiza e dyfishimeve të gjeneve të thekrës dhe ndikimi i tyre në diversitetin e gjeneve të lidhura me biosintezën e niseshtës (SBRGs)
5. Diseksioni i lokacioneve të gjenit të depozitimit të proteinës së farës së thekrës (SSP).
Katër lokacione kromozomale (Sec-1 deri Sec-4) që specifikojnë SSP-të e thekrës janë identifikuar në 1R ose 2R.Gjenet α-gliadin janë evoluar vetëm kohët e fundit në grurë dhe specie të lidhura ngushtë pas divergjencës së grurit nga thekra.
6. Ekzaminimi i faktorit të transkriptimit (TF) dhe i gjeneve të rezistencës ndaj sëmundjeve
Analiza e lokuseve secalin të thekrës
Thekra kishte më shumë gjene të lidhura me rezistencën ndaj sëmundjes (DRA) (1,989, të dhëna plotësuese 3) sesa Tu (1,621), Aet (1,758), Hv (1,508), Bd (1,178), Os (1,575) dhe A (1,836). ), B (1,728) dhe D (1,888) nëngjenome të grurit të zakonshëm.
7. Hetimi i veçorive të shprehjes së gjeneve që lidhen me tiparin e hershëm të kokës
Dy gjene FT me shprehje relativisht të lartë në kushte të ditës së gjatë, ScFT1 dhe ScFT2, u shënuan në asamblenë e gjenomit Weining.Dy mbetje aminoacide të fosforilimit ScFT2 (S76 dhe T132) u gjetën në lidhje me uljen e kontrollit të kohës
Karakteristikat e zhvillimit dhe të shprehjes së gjeneve të lidhura me tiparin e hershëm të kokës së thekrës Weining
8. Minierat e rajoneve kromozomale dhe lokacioneve potencialisht të përfshira në zbutjen e thekrës
Një total prej 123,647 SNP u përdorën për të kryer analiza selevtive të fshirjes midis thekrës së kultivuar dhe S. vavilovii.11 sinjale fshirjeje selektive të identifikuara nga indeksi i reduktimit (DRI), indeksi i fiksimit (FST) dhe metoda XP-CLR.ScID1 u gjet përfshirja e mundshme në rregullimin e datës së titullit.
Identifikimi dhe analiza e rajoneve kromozomale dhe lokacioneve potencialisht të lidhura me zbutjen e thekrës
Referenca
Li GW et al.Një grup gjenomi me cilësi të lartë nxjerr në pah karakteristikat gjenomike të thekrës dhe gjenet e rëndësishme agronomike.Nature Genetics (2021)
Lajme dhe pika kryesore synon të ndajë rastet më të fundit të suksesshme me Biomarker Technologies, duke kapur arritjet e reja shkencore si dhe teknikat e spikatura të aplikuara gjatë studimit.
Koha e postimit: Jan-05-2022