Получена последовательность генома тетраплоидного картофеля

Немецкие ученые получили последовательность генома тетраплоидного сорта картофеля «Отава» на уровне отдельных хромосом. Общий размер генома составил 3,1 миллиарда пар оснований. Для получения полногеномной последовательности ученые секвенировали ДНК единичных клеток 717 пыльцевых зерен, а также использовали Hi-C карты.

Credit:
123rf.com

Картофель (Solanum tuberosum) входит в число пяти наиболее часто выращиваемых сельскохозяйственных культур. Однако получение новых сортов картофеля сопряжено с некоторыми трудностями. В отличие от инбредных диплоидных растений, картофель — аутотетраплоид с выраженной инбредной депрессией, что делает затруднительным скрещивание близкородственных растений. Немецкие ученые получили полногеномную последовательность тетраплоидного картофеля сорта «Отава» с разрешением на уровне отдельных гаплотипов. Результаты работы представлены в журнале Nature Genetics.

Авторы исследования использовали технологию высокоточного секвенирования с длинными прочтениями PacBio HiFi, благодаря чему для каждого гаплотипа удалось добиться глубины секвенирования в 30 прочтений. Однако стандартные алгоритмы сборки, предназначенные для диплоидных организмов, для картофеля не подошли.

Поскольку картофель — тетраплоид, его гаметы диплоидны. Ученые дополнительно секвенировали геномы единичных клеток 717 пыльцевых зерен картофеля с помощью технологии Illumina с короткими прочтениями. Используя выравнивание полученных последовательностей на первичную сборку тетраплоидного генома, ученые установили соответствие между контигами и гаплотипами, а затем, используя первичные длинные прочтения, восстановили последовательности гаплотипов. В конечном итоге была получена последовательность тетраплоидного генома длиной 3,1 млрд пар оснований (п.о.) с разрешением на уровне всех 48 гаплотипов и с разделением последовательностей по всем 12 хромосомам, входящим в состав гаплоидного генома картофеля. Сборка покрыла 97,3% тетраплоидного генома.

В различающихся гаплотипах на 60 п.о. генома картофеля выявляется один однонуклеотидный полиморфизм, но в половине случаев гаплотипы практически не отличались друг от друга. Это можно объяснить тем, что они были недавно унаследованы от одного предка. Действительно, в родословной сорта «Отава» некоторые сорта встречаются больше одного раза. Таким образом, геном картофеля сорта «Отава» несет в себе признаки недавних близкородственных скрещиваний.

Для выявления структурных вариаций ученые дополнительно воспользовались картами Hi-C. В общей сложности авторы выявили в геноме картофеля 661 структурную вариацию размером более 100 тысяч п.о., среди которых было 220 дупликаций, 207 транслокаций и 234 инверсии. Общая частота структурных вариаций между гаплотипами оказалась выше, чем обычно бывает у диких растений. Авторы исследования полагают, что полученная ими сборка генома картофеля поможет в получении новых сортов.

Источник

Sun H., et al. Chromosome-scale and haplotype-resolved genome assembly of a tetraploid potato cultivar // Nature Genetics, 2022, DOI: 10.1038/s41588-022-01015-0

Добавить в избранное

Вам будет интересно