GENOMEVOLUTION
naturgenetik
En genomsamling av hög kvalitet framhäver rågens genomiska egenskaper och agronomiskt viktiga gener
PacBio |Illumina |Bionano optisk karta |Hi-C Genome Assembly |Genetisk karta |Selektiva svepningar |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies gav tekniskt stöd för Pacbio-sekvensering, Hi-C-sekvensering och dataanalys i denna studie.
Höjdpunkter
1. Det första råggenomet på kromosomnivå av hög kvalitet erhölls, som har en enda kromosomstorlek större än 1 Gb.
2. Jämfört med Tu-, Aet- och Hv-genomet observerades en unik ny LTR-RT-händelse i råggenomet, vilket var ansvarigt för förlängningen av rågens genomstorlek.
3. Avvikelsen mellan råg och diploida vete ägde rum efter separeringen av korn från vete, varvid avvikelsetiderna för de två händelserna var cirka 9,6 och 15 MYA.
Fosforylering av FT-gener kan kontrollera den tidiga rubriken hos råg.
4.Selektiv svepanalys indikerar möjlig inblandning av ScID1 i regleringen av rubrikdatum och dess troliga urval genom domesticering i råg
Bakgrund
Bakgrund
Råg är en värdefull mat- och fodergröda, en viktig genetisk resurs för förbättring av vete och rågvete, och ett oumbärligt material för effektiva jämförande genomikstudier i gräs.Weining råg, en tidigblommande sort som odlas i Kina, är enastående på grund av dess breda spektrum motståndskraft mot både mjöldagg och randrost.För att förstå den genetiska och molekylära grunden för rågs elitegenskaper och för att främja genomiska studier och avelsstudier i råg och relaterade grödor, sekvenserade och analyserade vi här genomet av Weining råg.
Prestationer
Råggenom
Rye-genomet konstruerades genom att kamma PacBio SMRT-läsningar, kortläst Illumina-sekvensering, såväl som de från kromatinkonformationsinfångning (Hi-C), genetisk kartläggning och BioNano-analys.De sammansatta kontigerna (7,74 Gb) stod för 98,47% av den uppskattade genomstorleken (7,86 Gb), med 93,67% av contigerna (7,25 Gb) tilldelade sju kromosomer.Repetitiva element utgjorde 90,31% av det sammansatta genomet.
Råggenom
Genetisk länkkarta (WJ) utvecklad med hjälp av 295 F2-växter härledda från korsningen av två råglandraser (Weining × Jingzhou)
Hi-C-kontaktkarta över de sju sammansatta Weining-rågkromosomerna (1R – 7R)
Justering mellan de sju sammansatta kromosomerna av Weining råg och de sju rågbindningsgrupperna utvecklade med hjälp av Lo7 x Lo255 RIL-population
LTR Assembly Index (LAI)-värdet för råggenomet visade sig vara 18,42 och 1 393 (96,74 %) av de 1 440 mycket konserverade BUSCO-generna identifierades. Dessa resultat tyder på att Weining råggenomsekvensen är av hög kvalitet i både intergena och generiska regioner.Totalt 86 991 proteinkodande gener, inklusive 45 596 gener med hög konfidens (HC) och 41 395 gener med låg konfidensgener (LC) förutspåddes.
2. Analys av TE
Analys av TE.Totalt 6,99 Gb, vilket representerar 90,31 % av Weining-sammansättningen, antecknades som TE, vilket inkluderade 2 671 941 element tillhörande 537 familjer.Denna TE-halt var klart högre än den som tidigare rapporterats för Ta (84,70%), Tu (81,42%), Aet (84,40%), WEW (82,20%) eller Hv (80,80%).De långa terminala upprepade retrotransposonerna (LTR-RT), inklusive Gypsy, Copia och oklassificerade RT-element, var de dominerande TE:erna och 1 upptog 84,49 % av annoterat TE-innehåll och 76,29 % av det sammansatta Weining-genomet;CACTA DNA-transposoner var de näst vanligaste TE:erna, som utgjorde 11,68 % av det annoterade TE-innehållet och 10,55 % av det sammansatta Weining-genomet.
Analys av transposonelement av råg
Weining råg hade en jämförelsevis hög andel av de senaste insättningarna av LTR-RTs med toppen av amplifiering uppträdde för cirka 0,5 miljoner år sedan (MYA), vilket var den senaste bland de fyra arterna;den andra toppen, inträffade cirka 1,7 MYA, var äldre och sågs även i korn.På superfamiljnivå hittades mycket nya utbrott av Copia-element i Weining-råg vid 0,3 MYA, medan förstärkningarna av Gypsy RTs dominerande formade det bimodala distributionsmönstret för LTR-RT-burstdynamiken.
3. Undersökning av råggenomets utveckling och kromosomsyntenier
Avvikelsen mellan råg och diploida vete ägde rum efter separeringen av korn från vete, med divergenstiderna för de två händelserna ungefär 9,6 respektive 15 MYA.1R, 2R, 3R var helt kolinjära med grupperna 1, 2 respektive 3 kromosomer av vete.4R, 5R, 6R, 7R hittades existerar storskaliga fusioner och segment.
4. Analys av genduplikationer och deras inverkan på gener för stärkelsebiosyntes
Noterbart var antalet tandemduplicerade gener (TDG) och proximalt duplicerade gener (PDG) av Weining råg båda högre än de som hittades för Tu, Aet, Hv, Bd och Os.Transponerade duplicerade gener (TrDGs) var också fler än de som specifikt hittades för Tu och Aet.Råggenomexpansion åtföljs av högre antal gendupliceringar.De ökade TE-utbrotten i råg kan ha lett till ett förhöjt antal TrDG.
Evolutions- och kromosomsyntenyanalyser av råggenom
Analys av råggendupliceringar och deras inverkan på mångfalden av stärkelsebiosyntesrelaterade gener (SBRG)
5. Dissektion av genloci för rågfrölagringsprotein (SSP).
Fyra kromosomala loci (Sec-1 till Sec-4) som specificerar råg SSP har identifierats på 1R eller 2R.α-gliadingener utvecklades först nyligen i vete och närbesläktade arter efter divergensen mellan vete och råg.
6. Undersökning av transkriptionsfaktor (TF) och sjukdomsresistensgener
Analys av råg secalin loci
Weingråg hade fler sjukdomsresistensassocierade (DRA) gener (1 989, kompletterande data 3) än Tu (1 621), Aet (1 758), Hv (1 508), Bd (1 178), Os (1 575) och A (1 836) ), B (1 728) och D (1 888) subgenomer av vanligt vete.
7. Undersökning av genuttrycksegenskaper förknippade med tidig rubrikegenskaper
Två FT-gener med relativt högt uttryck under långa dagars förhållanden, ScFT1 och ScFT2, kommenterades i Weining-genomsammansättningen.Två aminosyrarester av ScFT2 (S76 och T132) fosforylering hittades samband med sänkande tidskontroll
Utvecklings- och genuttrycksegenskaper associerade med den tidiga rubriken hos Weining råg
8. Brytning av kromosomala regioner och loci som potentiellt är involverade i rågdomestikering
Totalt 123 647 SNP användes för att utföra selevtive svepanalyser mellan odlad råg och S. vavilovii.11 selektiva svepsignaler identifierade med reduktionsindex (DRI), fixeringsindex (FST) och XP-CLR-metoden.ScID1 befanns möjlig inblandning i regleringen av rubrikdatum.
Identifiering och analys av kromosomala regioner och loci som potentiellt är relaterade till råg domesticering
Referens
Li GW et al.En genomsamling av hög kvalitet framhäver rågens genomiska egenskaper och agronomiskt viktiga gener.Naturgenetik (2021)
Nyheter och höjdpunkter syftar till att dela de senaste framgångsrika fallen med Biomarker Technologies, fånga nya vetenskapliga landvinningar såväl som framstående tekniker som tillämpas under studien.
Posttid: 2022-05-05