Опубликован полный референсный геном ржи

Группа ученых из 14 стран опубликовала сборку первого полного генома ржи Secale cereale L. На основе новых данных можно сделать выводы о биологии, эволюции и агрономическом потенциале растения. Геном ржи с высоким качеством сборки позволит проводить направленную селекцию важных сельскохозяйственных зерновых культур.

Credit:
utima | 123rf.com

Международная группа ученых сообщает в Nature Genetics об аннотированной сборке de novo генома ржи (Secale cereale) на уровне хромосом. Это первый полноразмерный референсный геном растения. С помощью полученной сборки ученые продемонстрировали неполную генетическую изоляцию культурной ржи от дикой, механизмы структурной эволюции генома ржи, а также выявили ряд генов-кандидатов устойчивости к патогенам и низким температурам.

Рожь обладает более высокой холодоустойчивостью по сравнению с ячменем и пшеницей. Кроме того, она менее требовательна к почвам и более эффективно усваивает азот и фосфор. В настоящее время в мире рожь возделывается на площади 4,1 млн. га. Кроме того, в сельском хозяйстве используют интрогрессию хроматина ржи в геном пшеницы для улучшения характеристик последней, например, для повышения устойчивости к патогенам и вредителям. Попытки сборки генома S. cereale предпринимались и ранее, однако надлежащее качество было достигнуто только в новом исследовании.

Ученые работали с инбредной линией ржи Lo7. Геном размером 7,9 гигабаз был собран из более чем 1,8 терабаз коротких ридов. Ученые использовали хромосомно-специфические шотган-прочтения, технологию меченых ридов 10x Chromium, маркеры для генетического картирования, метод Hi-C для анализа пространственной организации хромосом (Hi-C) и технологию Bionano для оптического картирования. Качество сборки также проверялось флуоресцентной гибридизацией in situ (FISH).

Анализ структурных вариаций генома Lo7 в сравнении с другими сортами ржи выявил мегабазные инверсии в четырех из семи хромосом. Такие перестройки представляют собой один из механизмов генетической изоляции вида. При этом авторы исследования установили, что одомашненные сорта ржи генетически не полностью изолированы от диких родственников.

Иллюстрируя значение сборки для работ по биологии злаков, авторы назвали четыре гена кластера CBF (C-repeat/DRE-binding factor), вариации числа копий в которых ассоциированы с устойчивостью к низким температурам. Кроме того, они описали различия в организации кластеров генов, связанных с устойчивостью к заболеваниям, у разных видов пшеницевых.

Авторы утверждают, что аннотация геномов — необходимый шаг для разработки стратегий по улучшению сортов злаков, основанных на генетическом разнообразии селекционного материала.

Источник

Rabanus-Wallace M.T., et al. // Chromosome-scale genome assembly provides insights into rye biology, evolution and agronomic potential. // Nature Genetics, 2021; DOI: 10.1038/s41588-021-00807-0

Добавить в избранное

Вам будет интересно