У 2021 році BMKGENE став свідком 31 дослідження генома De novo, успішно опублікованого в журналах із високим впливом із загальним імпакт-фактором понад 320. 15 статей були написані у співавторстві, 4 із них були співавторами BMKGENE як перші автори
Відразу після початку 2022 року в журналах «Natural Genetics» та «Molecular Plant» було опубліковано вже дві дослідницькі статті відповідно.Вони такі: «Два розбіжних гаплотипу з високогетерозиготного геному лічі вказують на незалежні випадки одомашнення ранніх і пізніх сортів» (дослідження генома лічі, проведене Коледжем садівництва Південно-Китайського сільськогосподарського університету та науковими співробітниками, опубліковане в Natural Genetics. ), а також «Послідовності геному п’яти видів Sitopsis роду Aegilops і походження B-субгенома поліплоїдної пшениці» (Геном п’яти видів Sitopsis, проведений дослідницькою групою професора Бао Лю з Північно-східного педагогічного університету.).Ми також переглянемо ці дві статті та поділимося ними з нашими читачами.
А тепер давайте поглянемо на чудові дослідницькі статті, опубліковані у 2021 році, авторами яких є BMK та наші спільні установи.
Геном рослин — прорив у боротьбі з кількома видами.
1. Високоякісна збірка геному висвітлює геномні характеристики жита та агрономічно важливі гени
Спільний заклад: Хенанський сільськогосподарський університет
Журнал: Природна генетика
Імпакт-фактор: 38,31
У цьому проекті секвенували геном жита Вейнінг, елітного китайського сорту жита.Зібрані контиги (7,74 Гб) становлять 98,47% від оціненого розміру геному (7,86 Гб), при цьому 93,67% контигів (7,25 Гб) віднесені до семи хромосом.Повторювані елементи становили 90,31% зібраного геному.Подальший аналіз збірки Вейнінга проливає нове світло на геномні дуплікації та їхній вплив на гени біосинтезу крохмалю, фізичну організацію складних проламінових локусів, ознаки експресії генів, що лежать в основі ознаки раннього заголовка, і передбачуваних хромосомних областей і локусів жита, пов’язаних з одомашненням.Ця послідовність геному обіцяє прискорити геномні та селекційні дослідження жита та споріднених зернових культур.
2. Троянда без колючок: геномні знання, пов’язані з адаптацією вологи
Спільна установа: Інститут ботаніки Куньміна Китайської академії наук
журнал: National Science Review
Імпакт-фактор: 17,273
У цьому проекті було зібрано зразки «Basye's Thornless» (BT, безколючний сорт Rosa wichuraiana), «Old Blush» (OB, генотип-засновник одомашнення троянд), їхні гібриди F1 та BCF1.І було створено високоякісну еталонну збірку геному для ідентифікації генетичних елементів, пов’язаних із розвитком колючок стебла.Розмір геному становить близько 530,6 Мб.Щоб перевірити якість зібраного геному, було проведено такий аналіз, як порівняння генетичної карти, повторна збірка BUSCO, читання NGS, порівняння з гаплотипом OB, контроль базової частоти помилок секвенування та перевірка значення індексу складання LTR для всього генома (LAI=20,03).Це дослідження розкриває складну структуру успадкування та регуляторний механізм стеблових колючок і надає нам основу та нові ресурси для вивчення біології троянд і молекулярних маркерів шахти, пов’язаних з важливими ознаками.
3. Повногеномна послідовність синтезованих алополіплоїдів у Cucumis розкриває уявлення про еволюцію геному алополіплоїдизації
Спільний заклад: Нанкінський сільськогосподарський університет
журнал: Advanced Science
Імпакт-фактор: 16,801
Це дослідження повідомило про високоякісний геном синтетичного алотетраплоїду, отриманого за допомогою міжвидової гібридизації між огірком (C. sativus, 2n = 14) та його дикими спорідненими видами (C. hystrix, 2n = 24) і подальшої дуплікації хромосом, яка є першою повністю секвенований синтетичний алополіплоїд.Складання геному застосовувало робочий процес секвенування «PacBio+BioNano+Hi-C+Illumina», результатом якого був розмір геному 530,8 Мб і контиг N50 = 6,5 Мб.Зчитування були призначені 19 псевдохромосомам і субгеномам.Результати показали, що гібридизація, а не дуплікація генома, викликає більшість геномних змін як у ядерному, так і в cp-геномах.Це припустило, що фіксована гетерозиготність забезпечує C.×hytivus підвищену адаптацію до стресу.Результати дають нове уявлення про еволюцію поліплоїдії рослин і пропонують перспективну стратегію селекції для майбутніх культур.
4. Порівняльний аналіз генома висвітлює транспозонне опосередковане розширення геному та еволюційну архітектуру тривимірного геномного згортання бавовни
Спільний заклад: сільськогосподарський університет Хуачжун
Журнал: Молекулярна біологія та еволюція
Імпакт-фактор: 16,242
Цей проект використовував Nanopore Sequencing для збирання геному трьох видів бавовнику, а саме: Gossypium rotundifolium (K2, розмір геному = 2,44 Гб, contigN50 = 5,33 Мб), G. arboreum (A2, розмір геному = 1,62 Гб, контигN50 = 11,69 Мб) і G. raimondii (D5, розмір геному = 0,75 Гб, contigN50 = 17,04 Гб).Понад 99% усіх трьох геномів були зібрані за допомогою Hi-C.Результати аналізу BUSCO становлять 92,5%, 93,9% і 95,4% відповідно.Усі ці цифри вказують на те, що три геноми збірки є еталонними.Порівняльний аналіз генома задокументував деталі ампліфікації ТЕ, що вплинула на значну різницю в розмірі геному.Це дослідження проливає світло на роль опосередкованого транспозоном розширення геному в еволюції структури хроматину вищого порядку в рослинах.
5. Хромосомна збірка та аналіз геному біомаси культури Miscanthus lutarioriparius
Спільний заклад: CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences
Журнал: Nature Communications
Імпакт-фактор: 14,912
Цей проект повідомив про збірку геному Miscanthus lutarioriparius у хромосомному масштабі шляхом поєднання секвенування Oxford Nanopore та технологій Hi-C.Збірка 2,07 Гб охоплює 96,64% геному з контигом N50 1,71 Мб.Близько 94,30% загальних послідовностей були закріплені в 19 псевдохромосомах.Шляхом порівняння з послідовністю BAC, оцінки LAI, оцінки BUSCO, повторної збірки з даними NGS, повторної збірки даних транскриптомів, геном був оцінений як високоякісний і безперервний.Алотетраплоїдне походження M. lutarioriparius підтверджено за допомогою центромерних сателітних повторів.Тандемні подвійні гени M. lutarioriparius функціонально збагачені не лише з точки зору відповіді на стрес, але й біосинтезу клітинної стінки.Дублікати генів, ймовірно, відіграють певну роль у фотосинтезі C4 і сприяють фотосинтезу C4 міскантусу при низькій температурі.Дослідження дали важливий довідковий матеріал для вивчення багаторічних рослин.
6. Збірка генома Camptotheca acuminata на рівні хромосоми дає уявлення про еволюційне походження біосинтезу камптотецину
Спільний заклад: Сичуаньський університет
Журнал: Nature Communications
Імпакт-фактор: 14,912
Цей проект повідомив про високоякісний збір генома C. acuminata на рівні хромосоми з розміром геному 414,95 Мб і contingN50 1,47 Мб.Ми виявили, що C. acuminata має незалежну дуплікацію всього генома, і численні гени, що походять від неї, пов’язані з біосинтезом камптотецину.Таким чином, функціональна дивергенція гена LAMT і позитивна еволюція двох генів SLAS зробили великий внесок у біосинтез камптотецину в C. acuminata.Результати підкреслили важливість високоякісного складання геному для виявлення генетичних змін в еволюційному походженні вторинного метаболіту.
7. Геном, визначений алелями, виявляє двоалельну диференціацію під час еволюції маніоки
Спільний заклад: Китайська академія тропічних сільськогосподарських наук
Журнал: Молекулярна рослина
Імпакт-фактор: 13,162
Цей проект зібрав еталонний геном маніоки з contigN50 1,1 Мб за допомогою платформи секвенування Pacific Biosciences (PacBio).Після оцінки BUSCO, індексу LAI та генетичної карти високої щільності зібраний геном підтверджується як еталонний.Надлишкові області були ідентифіковані, і контиги були закріплені на 18 псевдохромосомах за допомогою зв’язків Hi-C.Цей високоякісний і визначений за алелями еталонний геном для маніоки є цінним для ідентифікації розбіжних бі-алелей у гомологічних хромосомах, дозволяючи досліджувати диференціацію та домінування експресії бі-алелей та їхні основні еволюційні рушійні сили.Це сприяло розробці інноваційних стратегій селекції маніоки та інших високогетерозиготних культур.
8. Геномне уявлення про швидкий ріст павловнії та формування відьминої мітли павловнії
Спільний заклад: Хенанський сільськогосподарський університет
Журнал: Молекулярна рослина
Імпакт-фактор: 13,162
Цей проект зібрав високоякісний ядерний геном Paulownia fortunei розміром 511,6 Мб, при цьому 93,2% послідовностей були прив’язані до 20 псевдохромосом.Вища ефективність фотосинтезу досягається за рахунок інтеграції фотосинтезу C3 і метаболізму кислоти толстянки, що, можливо, сприяло надзвичайно швидкому росту дерев павловнії.Додаткове секвенування генома фітоплазми PaWB у поєднанні з функціональним аналізом показало, що ефектор PaWB-SAP54 безпосередньо взаємодіє з PfSPLa Paulownia, що, у свою чергу, спричиняє деградацію PfSPLa опосередкованим убіквітином шляхом і призводить до утворення відьомської мітли.Дані дали суттєве уявлення про біологію павловнії та регуляторний механізм утворення PaWB.
Геном тварин – глибоке розуміння еволюції видів
1. Геном Nautilus pompilius висвітлює еволюцію очей і біомінералізацію
Спільний заклад: Інститут океанології Південно-Китайського моря, CAS
Журнал: Природна екологія та еволюція
Імпакт-фактор: 15,462
Цей проект представив повний геном Nautilus pompilius.Він має мінімалістичний геном серед секвенованих головоногих, який становить 730,58 Мб з contigN50 = 1,1 Мб.Результат оцінки BUSCO становить 91,31%.У поєднанні з транскриптомом, протеомом, сімейством генів і філогенетичним аналізом цей геном дав фундаментальну довідку про інновації головоногих молюсків, такі як око-обскура та біомінералізація.Дослідження показало, що пошкодження повноти кластера генів Hox може бути пов’язане зі зникненням черепашки молюсків.Важливо, що численні геномні інновації, включаючи втрату генів, незалежне скорочення та розширення певних сімейств генів і пов’язаних з ними регуляторних мереж, ймовірно, сформували еволюцію ока наутилуса-обскури.Геном наутилуса став цінним ресурсом для реконструкції сценаріїв еволюції та геномних інновацій, які формують існуючих головоногих.
2. Аналіз геному Seadragon дає змогу зрозуміти його фенотип і локус визначення статі
Спільний заклад: Інститут океанології Південно-Китайського моря, CAS
Журнал: Наукові досягнення
Імпакт-фактор: 14,132
Цей проект заново секвенував геноми самців і самок звичайного морського дракона (Phyllopteryx taeniolatus) і його близькоспорідненого виду, алігатора (Syngnathoides biaculeatus).Розмір генома Phyllopteryx taeniolatus становить ~659 Mb（♂） і ~663 Mb（♀）, з contigN50 10,0Mb і 12,1mb.розмір генома Phyllopteryx taeniolatus становить 637 Mb（♂） і ~648 Mb（♀）, з contigN50 18,0 Mb і 21,0 Mb.За допомогою філогенетичного аналізу звичайний морський дракон і алігатор є сестринськими таксонами Syngnathinae і розійшлися приблизно 27,3 млн років тому.Профілі транскрипції з еволюційної новинки, листоподібних відростків, показують, що набір генів, які зазвичай беруть участь у розвитку плавників, були кооптовані, а також збагачення транскриптів для потенційного відновлення тканин та генів імунного захисту.Було ідентифіковано передбачуваний локус визначення статі, що кодує специфічний для самців ген amhr2y, спільний для звичайного морського дракона та алігатора.Цей проект надав критичні докази для досліджень адаптивної еволюції.
Час публікації: 19 вересня 2022 р