วิวัฒนาการของจีโนม
พันธุศาสตร์ธรรมชาติ
การประกอบจีโนมคุณภาพสูงเน้นย้ำคุณลักษณะจีโนมของไรย์และยีนที่สำคัญทางการเกษตร
แพคไบโอ |อิลลูมินา |แผนที่แสง Bionano |การประกอบจีโนม Hi-C |แผนที่ทางพันธุกรรม |การคัดเลือกเรตติ้ง |RNA-Seq |ISO-seq |SLAF-seq
Biomarker Technologies ให้การสนับสนุนทางเทคนิคเกี่ยวกับการจัดลำดับ Pacbio, การจัดลำดับ Hi-C และการวิเคราะห์ข้อมูลในการศึกษานี้
ไฮไลท์
1.ได้รับจีโนมไรย์คุณภาพสูงระดับโครโมโซมตัวแรกซึ่งมีโครโมโซมเดี่ยวขนาดใหญ่กว่า 1 Gb
2 เมื่อเปรียบเทียบกับจีโนม Tu, Aet และ Hv เหตุการณ์ LTR-RT ล่าสุดที่ไม่ซ้ำกันถูกพบในจีโนมไรย์ ซึ่งรับผิดชอบในการขยายขนาดจีโนมของไรย์
3.ความแตกต่างระหว่างข้าวสาลีไรย์และข้าวสาลีดิพลอยด์เกิดขึ้นหลังจากการแยกข้าวบาร์เลย์ออกจากข้าวสาลี โดยเวลาที่แตกต่างกันของทั้งสองเหตุการณ์อยู่ที่ประมาณ 9.6 และ 15 MYA
ฟอสโฟรีเลชั่นของยีน FT อาจควบคุมลักษณะการมุ่งหน้าในช่วงต้นของไรย์
4.การวิเคราะห์แบบกวาดแบบเลือกบ่งชี้ความเป็นไปได้ที่ ScID1 จะเกี่ยวข้องในการควบคุมวันที่หัวข้อและการคัดเลือกที่เป็นไปได้โดยการเพาะเลี้ยงในข้าวไรย์
พื้นหลัง
พื้นหลัง
ข้าวไรย์เป็นพืชอาหารและอาหารสัตว์ที่มีคุณค่า เป็นทรัพยากรทางพันธุกรรมที่สำคัญสำหรับการปรับปรุงข้าวสาลีและไตรติเคลี และเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้สำหรับการศึกษาจีโนมเชิงเปรียบเทียบที่มีประสิทธิภาพในหญ้าข้าวไรย์ Weining ซึ่งเป็นพันธุ์ที่ออกดอกเร็วที่เพาะปลูกในประเทศจีน มีความโดดเด่นเนื่องจากมีความต้านทานต่อโรคราแป้งและสนิมในวงกว้างเพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมและโมเลกุลของลักษณะพิเศษของไรย์ และเพื่อส่งเสริมการศึกษาจีโนมและการปรับปรุงพันธุ์ในข้าวไรย์และพืชที่เกี่ยวข้อง เราจึงจัดลำดับและวิเคราะห์จีโนมของไรย์ Weining
ความสำเร็จ
ไรย์จีโนม
จีโนมของไรย์ถูกสร้างขึ้นโดยการรวมการอ่าน PacBio SMRT, การจัดลำดับอิลลูมินาแบบอ่านสั้น รวมถึงจากการจับโครงสร้างโครมาติน (Hi-C), การทำแผนที่ทางพันธุกรรม และการวิเคราะห์ BioNanocontigs ที่ประกอบ (7.74 Gb) คิดเป็น 98.47% ของขนาดจีโนมโดยประมาณ (7.86 Gb) โดย 93.67% ของ contigs (7.25 Gb) ถูกกำหนดให้กับโครโมโซมเจ็ดโครโมโซมองค์ประกอบที่ซ้ำกันประกอบด้วย 90.31% ของจีโนมที่ประกอบกัน
ไรย์จีโนม
แผนที่เชื่อมโยงทางพันธุกรรม (WJ) พัฒนาโดยใช้พืช F2 จำนวน 295 ต้นที่ได้มาจากการผสมข้ามพันธุ์ของพันธุ์ข้าวไรย์สองสายพันธุ์ (Weining × Jingzhou)
แผนที่สัมผัส Hi-C ของโครโมโซมไรย์ Weining ทั้งเจ็ดที่ประกอบกัน (1R – 7R)
การจัดตำแหน่งระหว่างโครโมโซมทั้งเจ็ดที่ประกอบกันของไวนิงไรย์และกลุ่มเชื่อมโยงไรย์ทั้งเจ็ดที่พัฒนาโดยใช้ประชากร Lo7 x Lo255 RIL
ค่า LTR Assembly Index (LAI) ของจีโนมไรย์พบว่าอยู่ที่ 18.42 และ 1,393 (96.74%) ของยีน BUSCO ที่ได้รับการอนุรักษ์อย่างสูง 1,440 ยีนที่ได้รับการระบุ ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าลำดับจีโนมของไรย์ Weining มีคุณภาพสูงทั้งในพันธุกรรม และภูมิภาคทางพันธุกรรมคาดการณ์ยีนเข้ารหัสโปรตีนทั้งหมด 86,991 ยีน ซึ่งรวมถึงยีนความมั่นใจสูง (HC) 45,596 ยีน และยีนความมั่นใจต่ำ (LC) 41,395 ยีน
2. การวิเคราะห์ TE
การวิเคราะห์ TEจำนวนทั้งหมด 6.99 Gb ซึ่งคิดเป็น 90.31% ของการชุมนุมของ Weining ได้รับการบันทึกย่อเป็น TE ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ 2,671,941 รายการจาก 537 ตระกูลเนื้อหา TE นี้สูงกว่าที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้อย่างชัดเจนสำหรับ Ta (84.70%), Tu (81.42%), Aet (84.40%), WEW (82.20%) หรือ Hv (80.80%)retrotransposons ซ้ำเทอร์มินัลระยะยาว (LTR-RTs) รวมถึงยิปซี, โคเปียและองค์ประกอบ RT ที่ไม่จำแนกประเภทเป็น TE ที่โดดเด่นและ 1 ครอบครอง 84.49% ของเนื้อหา TE ที่มีคำอธิบายประกอบและ 76.29% ของจีโนม Weining ที่ประกอบ;CACTA DNA transposons เป็น TE ที่มีมากเป็นอันดับสอง คิดเป็น 11.68% ของเนื้อหา TE ที่มีคำอธิบายประกอบ และ 10.55% ของจีโนม Weining ที่ประกอบกัน
การวิเคราะห์องค์ประกอบทรานสโพซอนของข้าวไรย์
ข้าวไรย์ Weining มีสัดส่วนที่ค่อนข้างสูงของการแทรก LTR-RTs ล่าสุด โดยมีการขยายจุดสูงสุดปรากฏเมื่อประมาณ 0.5 ล้านปีก่อน (MYA) ซึ่งเป็นครั้งล่าสุดในบรรดาสี่สายพันธุ์;ยอดเขาอีกแห่ง เกิดขึ้นประมาณ 1.7 MYA มีอายุมากกว่าและพบเห็นได้ในข้าวบาร์เลย์ด้วยในระดับซูเปอร์แฟมิลี่ พบการระเบิดขององค์ประกอบ Copia ในไรย์ Weining ที่ 0.3 MYA ในขณะที่การขยายของ Gypsy RTs ทำให้เกิดรูปแบบการกระจายแบบ bimodal ของ LTR-RT ที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเด่นชัด
3. การตรวจสอบวิวัฒนาการจีโนมของไรย์และโครโมโซมซินเทนี
ความแตกต่างระหว่างข้าวสาลีไรย์และข้าวสาลีซ้ำเกิดขึ้นหลังจากการแยกข้าวบาร์เลย์ออกจากข้าวสาลี โดยเวลาที่แตกต่างกันสำหรับทั้งสองเหตุการณ์อยู่ที่ประมาณ 9.6 และ 15 MYA ตามลำดับ1R, 2R, 3R อยู่ในแนวเดียวกันกับโครโมโซมกลุ่ม 1, 2 และ 3 ของข้าวสาลีตามลำดับพบ 4R, 5R, 6R, 7R มีฟิวชั่นและเซ็กเมนต์ขนาดใหญ่
4. การวิเคราะห์การทำซ้ำของยีนและผลกระทบต่อยีนการสังเคราะห์แป้ง
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จำนวนของยีนที่ทำซ้ำแบบคู่ขนาน (TDGs) และยีนที่ทำซ้ำใกล้เคียง (PDGs) ของไรย์ Weining ต่างก็สูงกว่าที่พบใน Tu, Aet, Hv, Bd และ Osยีนที่ทำซ้ำที่ถูกย้าย (TrDGs) ยังมีจำนวนมากกว่ายีนที่พบเฉพาะสำหรับ Tu และ Aetการขยายตัวของจีโนมของไรย์นั้นมาพร้อมกับจำนวนยีนที่ซ้ำกันมากขึ้นการระเบิดของ TE ที่เพิ่มขึ้นในไรย์อาจทำให้ TrDG มีจำนวนเพิ่มขึ้น
การวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการและโครโมโซมซินเทนีของจีโนมไรย์
การวิเคราะห์การทำซ้ำของยีนไรย์และผลกระทบต่อความหลากหลายของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แป้ง (SBRG)
5. การผ่าตำแหน่งยีนของโปรตีนกักเก็บเมล็ดข้าวไรย์ (SSP)
ตำแหน่งโครโมโซมสี่ตำแหน่ง (Sec-1 ถึง Sec-4) ที่ระบุ SSP ของไรย์ได้รับการระบุบน 1R หรือ 2Rยีน α-gliadin ได้รับการพัฒนาเมื่อเร็ว ๆ นี้ในข้าวสาลีและสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดหลังจากการแยกข้าวสาลีจากข้าวไรย์
6. ตรวจยีน Transcription Factor (TF) และยีนต้านทานโรค
การวิเคราะห์ตำแหน่งเซคาลินของไรย์
Weining rye มียีนต้านทานโรคที่เกี่ยวข้อง (DRA) จำนวนมาก (1,989, ข้อมูลเสริม 3) มากกว่า Tu (1,621), Aet (1,758), Hv (1,508), Bd (1,178), Os (1,575) และ A (1,836 ), จีโนมย่อย B (1,728) และ D (1,888) ของข้าวสาลีทั่วไป
7. การตรวจสอบลักษณะการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะส่วนหัวในช่วงต้น
ยีน FT สองตัวที่มีการแสดงออกค่อนข้างสูงภายใต้สภาวะกลางวันที่ยาวนาน ScFT1 และ ScFT2 ได้รับการใส่คำอธิบายประกอบในการประกอบจีโนมของ Weiningพบกรดอะมิโนสองตัวที่ตกค้างของฟอสโฟรีเลชั่น ScFT2 (S76 และ T132) สัมพันธ์กับการควบคุมเวลาที่ลดลง
ลักษณะพัฒนาการและการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะส่วนหัวของไรย์ไวนนิ่งในระยะแรก
8. การขุดบริเวณโครโมโซมและตำแหน่งที่อาจเกี่ยวข้องกับการเลี้ยงข้าวไรย์
มีการใช้ SNP ทั้งหมด 123,647 รายการเพื่อทำการวิเคราะห์แบบเจาะลึกระหว่างข้าวไรย์ที่ปลูกและ S. vaviloviiสัญญาณกวาดแบบเลือก 11 สัญญาณที่ระบุโดยดัชนีรีดักชั่น (DRI), ดัชนีการตรึง (FST) และวิธี XP-CLRพบว่า ScID1 มีความเป็นไปได้ที่จะมีส่วนร่วมในการควบคุมวันที่หัวเรื่อง
การจำแนกและการวิเคราะห์บริเวณโครโมโซมและตำแหน่งที่อาจเกี่ยวข้องกับการเลี้ยงข้าวไรย์
อ้างอิง
หลี่ GW และคณะการประกอบจีโนมคุณภาพสูงเน้นย้ำคุณลักษณะจีโนมของไรย์และยีนที่สำคัญทางการเกษตรพันธุศาสตร์ธรรมชาติ (2021)
ข่าวสารและไฮไลท์ มุ่งหวังที่จะแบ่งปันกรณีศึกษาที่ประสบความสำเร็จล่าสุดกับ Biomarker Technologies เพื่อรวบรวมความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ รวมถึงเทคนิคที่โดดเด่นที่นำไปใช้ในระหว่างการศึกษา
เวลาโพสต์: Jan-05-2022