Duonos kviečių genomo analizė, naudojant viso genomo karabinų seką | gamta

Duonos kviečių genomo analizė, naudojant viso genomo karabinų seką | gamta

Anonim

Dalykai

  • DNR sekos nustatymas
  • Augalų genetika

Anotacija

Duonos kviečiai ( Triticum aestivum ) yra visame pasaulyje svarbi pasė, sudaranti 20 procentų žmonių suvartojamų kalorijų. Visame pasaulyje dedamos didžiulės pastangos padidinti kviečių gamybą plečiant genetinę įvairovę ir analizuojant pagrindinius bruožus, o genomo ištekliai gali paspartinti pažangą. Tačiau iki šiol labai didelis duonos kviečių genomo dydis ir poliploidinis sudėtingumas buvo pagrindinės kliūtys genomo analizei. Pateikiame jo didelio, 17 gigabazių poros, heksapoloido genomo sekos sudarymą, naudojant 454 pirosequencing, ir palyginimą su diploidų protėvių ir progenitorių genomų sekomis. Mes nustatėme nuo 94 000 iki 96 000 genų ir priskyrėme du trečdalius heksaploidinių kviečių trijų komponentų genomams (A, B ir D). Didelės skiriamosios gebos sintezės žemėlapiuose nustatyta daug nedidelių konservuotų genų tvarkos sutrikimų. Mes parodome, kad heksaploido genomas yra labai dinamiškas, dėl jo poliploidizacijos ir prijaukinimo metu žymiai sumažėja genų šeimos narių skaičius ir gausu genų fragmentų. Tarp išplėstų genų šeimų, kurios gali būti siejamos su pasėlių produktyvumu, yra keletas klasių genų, susijusių su energijos rinkimu, metabolizmu ir augimu. Mūsų analizės kartu su didelių genetinių variacijų nustatymu yra šaltinis pagreitinti genų atradimą ir pagerinti šį pagrindinį derlių.

Pagrindinis

Iš viso 2011 m . Duona sudarė 681 mln. Tonų 1, duoniniai kviečiai sudaro 20 proc. Žmonių suvartojamų kalorijų 2 ir yra svarbus baltymų, vitaminų ir mineralų šaltinis. Jis atsirado prieš maždaug 8000 metų hibridizavus auginamus kviečius (AABB, Triticum dicoccoides ) ir diploidinę ožkos žolę (DD, Aegilops tauschii ) 3 . Duonos auginimas ir prijaukinimas buvo tiesiogiai susijęs su žemdirbystės plitimu ir nusistovėjusioje visuomenėje, todėl dėl didelio derlingumo, maistinių ir perdirbamųjų savybių jis dabar yra vienas iš plačiausiai auginamų augalų. Trys diploidinių pirmtakų genomai, AA iš Triticum urartu , BB iš nežinomų rūšių, bet galinčių būti iš Sitopsis sekcijos (kuriai priklauso Aegilops speltoides ), ir DD iš Ae. tauschii , spinduliuotas iš bendrojo Triticeae protėvio prieš 2, 5–4, 5 milijono metų, o AABB tetraploidai atsirado mažiau nei prieš 0, 5 milijono metų 4, 5 . Nukleotidų įvairovė AABB ir DD genomuose yra žymiai sumažinta, palyginti su protėvių populiacijomis, ir tai rodo, kad pereinant prie kultivuotų linijų susidaro didžiulė įvairovės kliūtis 6 .

Žolių genomai rodo, kad genų pasiskirstymas dideliais atstumais yra 7, 8, 9 . Nepaisant to, jie yra labai dinamiški dėl pakartojimų, kurie lemia didžiulius 10 genomo dydžio pokyčius, vietinės genų tvarkos pokyčius ir pseudogenų susidarymą, ypač didesniuose genomuose, tokiuose kaip kukurūzai 11 ir kviečiai 12 . Remiantis 3B chromosomos BAC kontigių analize, buvo apskaičiuota, kad 17-gigabazių poros (Gb) genomą sudaro maždaug 80% pasikartojimų, daugiausia retroelementų, kurių genų tankis yra nuo 1 iš 87 kilobazių porų iki 1 iš 184 kilobazių porų. 13 . Nepaisant tiek šių tyrimų metu įgytų žinių apie kviečių genomą, tiek ir pagrindinės kviečių kultūros svarbos, vis dar genomo masto genų analizė turi būti atlikta dėl didelio dydžio, pasikartojančio turinio ir poliploidų sudėtingumo.

Išanalizavome mažai apimančią, ilgai skaitomą (454) heksapoloidinių kviečių genomo šautuvų seką, naudodami genų sekas iš įvairių žolių. Iš to mes sukūrėme kviečių genų rinkinius ortologinių genų šeimoje, panaudojome diploidinius kviečių giminaičius homeologiniams ryšiams klasifikuoti ir apibrėžėme genomo masto atskirų nukleotidų polimorfizmų (SNP) katalogą A, B ir D genuose. Šios analizės sudaro pagrindą genetinei ir genominei šio pagrindinio pasėlio analizei.

Sekos analizė

Kviečių veislė „Chinese Spring“ (CS42) buvo pasirinkta sekos nustatymui, nes ji plačiai naudojama genomo tyrimuose 14, 15 . Išgryninta branduolinė DNR buvo sekuota naudojant „Roche 454“ pirosequencing technologiją (GS FLX Titanium ir GS FLX + platformos), kad būtų sukurta 85 Gb sekos (perskaityta 220 milijonų), kuri atitiktų maždaug penkis kartus aprėptį, remiantis apskaičiuotu genomo dydžiu 17 Gb. Iš 1 papildomos lentelės matyti, kad 79% skaitytų įrašų atitiko Triticeae kartotinių sekų duomenų bazę, o jų rezultatai labiausiai atitiko ankstesnių tyrimų duomenis 13 . Norėdami nustatyti A-, B- ir D-genomo genų junginius heksaploidų sekose, mes panaudojome Triticum monococcum iliuminacijos sekų rinkinius, susijusius su A-genomo donoru Ae. speltoidų komplementarių DNR (cDNR) rinkinių ir 454 sekų iš D-genomo donoro Ae. tauschii , atitinkamai. Norint padidinti homeologinio SNP identifikavimo tikslumą, SOLiD platforma buvo naudojama generuoti papildomą CS42 seką ir tris komercinių kviečių veisles. Duomenų rinkiniai apibendrinti 1 lentelėje ir 2 papildomoje lentelėje, o SNP identifikavimo metodai aprašyti papildomos informacijos 5.2 skyriuje.

Pilno dydžio lentelė

Sekos surinkimas

Ortologinis grupės rinkinys (3 papildoma lentelė) buvo sukurtas grupuojant 454 tekstus pagal sekų panašumą su ortologinėmis žolių genų sekomis, o atskiras grupių jungimas labai griežtai naudojant „Newbler“ (papildoma informacija, 2 skyrius). Ortologiniai genai buvo gauti iš ryžių 16, sorgo 8, Brachypodium 9 ir miežių viso ilgio cDNR, klasifikuojant OrthoMCL 17 . Tai sudarė 20 496 ortologines grupes (4 papildoma lentelė ir papildomas 1 pav.). Genų modelis, turintis didžiausią panašumą į kviečius (vadinamas ortologinės grupės atstovu (OGR)) buvo išrinktas iš kiekvienos ortologinės grupės griežtu BLASTX palyginimu su mažo egzemplioriaus skaičiaus genomo rinkiniu (LCG), padarytu filtruojant pasikartojančias sekas ir surenkant likusias mažos egzempliorių sekos de novo (3 papildoma lentelė). Agregatai aprašyti 2 lentelėje. Beveik 90% Arabidopsis metabolinių genų atitiko OGR, o 20 051 OGR atitiko 92% viešai prieinamų kviečių pilno ilgio cDNR 18 ir 78, 7% kenksmingiausių kviečių cDNR rinkinių rinkinio (papildomas pav. 2), nurodant, kad jie žymi beveik visus kviečių genus.

Pilno dydžio lentelė

Mes optimizavome kviečių genų surinkimo parametrus naudodami „MetaSim 19“, kad būtų imituojami penkis kartus 454 rodmenys iš allotetraploidinių kukurūzų genomo ir iš trigubo ryžių genų rinkinio, įdiegiant sekos variaciją (Papildoma informacija, 2.7 skyrius). Panašus OGR aprėpties laipsnis buvo matomas modeliuojamuose duomenų rinkiniuose ir kviečių 454 skaitiniuose (1a pav.). Ryžių skaitymas vyko tokiu pat gylio pasiskirstymu kaip ir kviečių (1b pav.), O tai rodo, kad jie pagrįstai atspindi heksaploidų sekas. Kukurūzų skaitymas apėmė jų OGR iki vidutinio penkių gylių, atitinkančių penkis kartus.

Image

a, OGR padengimas pakartotinai užmaskuotų kviečių 454 sekos užrašais (juoda linija), kviečių LCG (juoda brūkšniuota linija) ir ortologinės grupės sąranka (mėlyna linija), kartu su ryžių genais (raudona linija) ir kukurūzų imitacijomis (žalioji linija) ). b ) Vidutinis OGR baltymus koduojančių regionų aprėpties gylis (amino galas = 0; karboksi galas = 100). Spalvų kodavimas yra toks pat, kaip ir a, išskyrus tuos atvejus, kai buvo naudojami imituojami heksaaploidų duomenys iš ryžių (raudona linija). c) kviečių genų kopijų skaičiaus pasiskirstymas iš ortologinės grupės.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Norėdami optimizuoti surinkimo parametrus, buvo imituojami kukurūzai ir trigubai sudėti ryžiai 454. Surinkimas esant 99% mažiausios sekos tapatumui (mi), naudojant tiksliausiai 40 bp sutapimo ilgio numatomus genų šeimos dydžius (papildomi 3–6 pav.). Kviečiai 454 buvo perdirbti iš anksto (5 papildoma lentelė) ir surinkti naudojant 99% mi (6 ir 7 papildomos lentelės), kad būtų sukurtas ortologinis grupės rinkinys. 1b pav. Parodyta, kad ortologinės grupės surinkimo gylis buvo panašus į kukurūzų modelį, suderintą su keliomis genų kopijomis. Priešingai, mažas LCG asamblėjos gylis leido manyti, kad genų šeimų skaičius buvo sugriuvęs. Buvo apskaičiuotas kviečių agregatų skaičius kiekvienam OGR, siekiant nustatyti genų kopijų skaičių (7 papildoma lentelė). 1c paveikslas parodo, kad dauguma OGR turėjo nuo vieno iki penkių skiriamųjų kviečių genų rinkinių, kurių smailė buvo du genai.

A, B ir Ae. Apskaičiuota, kad tauschii (D) genomai 13, 20, 21 turi maždaug 28 000, 38 000 ir 36 000 genų. Apskaičiavome, kad genų skaičius heksaploidiniame kviečių genome svyruoja nuo 94 000 iki 96 000 (papildoma informacija, 2.10 skyrius). Tai pagrįstai atitinka vertinimus, pagrįstus kviečių chromosomų seka 13 . Palyginus mūsų transkripto rinkinį (Papildoma informacija, 2.8 ir 2.9 skyriai) ir kviečių kenksmingumą su kviečių OGR, paaiškėjo, kad 76% ir atitinkamai 65% buvo ekspresuoti RNR išskyrimo sąlygomis. Panašūs rezultatai buvo rasti ir miežiuose 22, ryžiuose 16 ir kukurūzuose 23, tai rodo, kad agregatai yra bona fide kviečių genai.

Mes apibrėžėme bendrą genų išsaugojimo mastą tarp kviečių ir glaudžiausiai susietos sekliotos pjūklo žolės Brachypodium distachyon 9, 24 . 1 brėžinys iš 2 pav. Rodo, kad yra didelis Brachypodium ir kviečių genų rinkinių sutapimas, tačiau su mažesnio išsaugojimo regionais, pavyzdžiui, Brachypodium 1 ir 4 chromosomose. Brachypodium genomo sintetiniai žemėlapiai ir A-, B ir D chromosomų grupės buvo sukurtos integruojant didelio tankio kviečių EST žymenis 25 su Brachypodium genais (2 pav., Atitinkamai 5, 6 ir 7 takai). Papildomame 7 pav. Atskirai parodyti A-, B- ir D-genomo žymenys. Sintetiniai derinimai buvo lengvai atpažįstami ir atitiko numatomus pagrindinius modelius 9, 26 . Mes nustatėme daugybę genų intarpų ir (arba) translokacijų per bendrus konservuotus genų eiliškumo modelius, įskaitant pagrindinį 4A chromosomos pertvarkymą, kaip parodyta Brachypodium 1 chromosomoje (nuoroda 20). Mažesnis D genomo žymenų tankis akivaizdus 7-ame take. Aukštesnės skiriamosios gebos genetinis žemėlapis nustatė naują Triticeae 5 grupės sintetinį suderinimą su Brachypodium 3 chromosomos genais.

Image

Vidinis apskritimas žymi genų tvarką penkiose Brachypodium chromosomose (Bd1 – Bd5). 1 takelis iliustruoja išsaugojimą tarp kviečių 454 skaitinių ir Brachypodium genų, parodytų kaip kviečių genų langas. 2–4 takeliai rodo SNP tankį (vidutinį SNP kiekį viename gene 20 genų lange) kviečių A (2 takelis), B (3 takelis) ir D (4 takelis) genome. 5–7 takeliai rodo kviečių sintezę su Brachypodium A (5 takelis), B (6 takelis) ir D (7 takelis) genomams. Genetiniai žymekliai 25 (parodyti tamsesnėmis spalvomis) yra koduojami kviečių chromosomos. Tarpai tarp žymeklių užpildomi, norint parodyti sintezę (šviesesnės spalvos).

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Poliploidinių kviečių genomo pokyčiai

Poliploidijos įtaką genų kiekiui heksaploidiniuose kviečiuose nustatėme, nustatant genų šeimų dydžius heksaploidiniuose kviečiuose ir diploido palikuonyje Ae. tauschii iš kiekvieno OGR kopijų skaičiaus genų, kurie po to buvo suporuoti su OGR genų šeimos dydžiu sekvenuotose diploidinėse žolėse (papildoma informacija, 2.6 skyrius). Vidutinis šeimos dydis buvo 1, 4 nario. Papildomame 8 pav. Parodyti ryšiai tarp kviečių ir diploidinių ortologinių genų šeimos per visą ortologinių genų šeimos dydžių skalę. Šis metodas tiksliai rekonstravo imituotų kukurūzų ir „heksapoloidinių“ ryžių genomų genų šeimos dydžius (3a, b pav.), Nors didesnių genų šeimų dydžiai buvo linkę nuvertinti. 3c, d paveikslai parodo ryšius tarp Ae. tauschii ir kviečių genai. Vieno nario genų šeimos heksaploidiniuose kviečiuose ir Ae. tauschii buvo išlaikomi tokiu pat laipsniu, kaip ir sekvenuotose diploidinėse žolėse, tai atitinka vienos kopijos genų Southern blot analizę 27 . Naudodami D genomą kaip diploidinį atskaitos tašką, mes apskaičiavome Triticeae heksaploidų / diploidų genų šeimos santykį, kuris būtų nuo 2, 5: 1 iki 2, 7: 1, apskaičiuotas pagal geometrinį vidurkį (2, 5: 1) ir mėlynos linijos bei raudona linija (2.7: 1) 3e pav. Palyginus tai su tikėtinu heksaploido / diploido santykiu 3: 1, heksaploidiniuose kviečiuose netenkama nuo 10 000 iki 16 000 genų, palyginti su trimis diploido palikuonimis (papildoma informacija, 2.10 skyrius). Tai atitinka ankstesnius naujai susintetintų kviečių poliploidų genų praradimo 28 tyrimus ir genetinės įvairovės išnykimą kviečių prijaukinimo metu 6 .

Image

Dėžutėse ir ūsuose yra atitinkamai 50% ir 90% ortologinių grupių surinkimo genų. Dėžutės spalvos nurodo skirtingų dydžių diploidinių genų šeimų genų skaičių. Juodos linijos rodo tikėtinus genų šeimos dydžius, o raudonos linijos - genų šeimos dydžius, nustatytus pagal ortologinės grupės junginį, gautus pagal polinomos regresijos tinkamumą. Parodomos tik genų šeimos, turinčios iki dešimties narių. a ) Kukurūzų genų šeimos dydžiai numatyti imituojant 454 tiražus ortologiniu būdu. b ) Ryžių genų šeimos dydžiai numatomi imituojant 454 skaitymus, gautus iš trigubuotų ryžių genų, ortologiniame rinkinyje. c, Aegilops tauschii genų šeimos dydžiai, gauti iš ortologinio surinktų pakartotinai užmaskuotų 454 skaitinių. Išplėstos genų šeimos rodomos kaip žali taškai. d . Kviečių genų šeimos dydžiai ortologinės grupės rinkinyje. e, kviečių ir Ae derinimas. tauschii genų kopijų numeriai. Juodoji linija rodo atitinkamus tikėtinus kviečių ir Ae genų kopijų numerius . tauschii . Raudona linija rodo regresijos tinkamumą kviečiams, o mėlyna linija rodo regresijos atitikimą Ae. tauschii . Pilka zona tarp šių linijų nustato genų netekimo mastą heksaploidiniuose kviečiuose. Kiekvieno šeimos dydžio kairiosios dėžės žymi heksaploidinius kviečius, o dešiniosios dėžutės - Ae. tauschii .

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Nepaisant šios bendros genų šeimos mažėjimo tendencijos, Ae buvo nustatytos genų šeimos, turinčios mažiau ar daugiau narių, nei tikėtasi . tauschii ir heksaploidiniai kviečiai, kaip parodyta žaliomis taškais (daugiau narių) ir rudais taškeliais (mažiau narių) 3c pav. ( Ae. tauschii ) ir 3d pav. (heksaploidiniai kviečiai). Papildomose 10–12 lentelėse pateikiamos baltymų per didelės ir nepakankamai išreikštos funkcinės kategorijos. Dauguma per daug atstovaujamų kategorijų išplėstose genų šeimose yra būdingos kviečiams ir Ae. tauschii : tai ribosomų baltymai, II fotosistemos komponentai, saugojimo baltymai, su transposonu susiję baltymai, citochromo P450s, NB-ARC domeno baltymai, dalyvaujantys gynybinėse reakcijose, baltymai, susiję su žiedadulkių alergenais ir F-dėžutės baltymai. Penki iš vienuolikos šeimų, koduojančių vandenilio jonų transmembraninius pernešėjus, Ae buvo žymiai gausesni . tauschii nei kviečiuose. Genų šeimų analizė (papildomas 9 pav.) Parodė, kad jie koduoja skirtingus ATPazių subvienetus. Spėjame, kad jie gali pateikti protonų gradientus, kad palaikytų Na + išskyrimą Ae. tauschii 29 ir mineralų kaupimasis kitose Aegilops rūšyse 30 .

Pseudogenų analizė

Keletas augalų DNR 31, 32 ir 28 elementų klasių sukuria ir sustiprina genų fragmentus, skaldo genus ir sukuria pseudogenus, kurie gali paveikti genų ekspresiją per epigenetinius mechanizmus 34 . Mes nustatėme beveik 233 000 genų fragmentų, susietų su tais pačiais jų OGR regionais, rinkinį, sudarantį „krūvas“, kurios buvo pakankamai skirtingos, kad nesusidarytų į giminingus genų rinkinius (4a pav.). Buvo išskirtos dvi klasės: tos, kuriose yra Pfam domenai, ir tos, kurios dera su OGR domenais, kurie nėra Pfam domenai. Beveik 30% OGR turėjo susijusių genų fragmentų (13 papildoma lentelė), kurie dažniausiai apėmė 5–15% OGR ilgio (4b pav.). 4c paveikslas rodo, kad genų fragmentų suderinimo tapatumas su jų OGR buvo žymiai mažesnis nei giminingų regionų tapatumas kviečių genų rinkiniuose. Papildomame 10 pav. Parodytas krūvų pasiskirstymas išilgai genų ir nesinoniminių bei sinoniminių pakaitų ( K a / K s ) santykis išilgai genų. Pfam domenai, rasti krūvose, buvo praturtinti cinko pirštų motyvais mutatorių transpozonuose (14 papildoma lentelė), atsižvelgiant į jų vaidmenį formuojant pseudogeną 31 . F-dėžutės, baltymų kinazės ir NB-ARC domenai, kurie randami sparčiausiai besivystančiose genų šeimose augaluose 9, 35, taip pat yra per daug.

Image

a, OGR ir susijusių kviečių sekų vizualizavimas. Viršutinėje trasoje parodytas susietų 454 įrašų skaičius. Apatiniai takeliai rodo trijų kviečių genų dalis ir sukauptą genų fragmentų sritį. Skaitymo gylį rodo šilumos žemėlapis. b) OGR padengimas Pfam turinčiais genų fragmentais ir pseudogenais. Mėlyna ir raudona linijos nurodo krūvas atitinkamai su baltymų domenais ir be jų. c . Baltymų tapatumas tarp rinkinių, sudarančių genų fragmentų krūvas. Mėlyna ir raudona linijos žymi krūvas atitinkamai su baltymų domenais ir be jų, o juoda linija žymi dalinius mazgus, sudarančius genus.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Genologinių junginių homeologinių ryšių nustatymas

Mes klasifikavome genų rinkinius kaip A-, B- arba D-genomus, gautus pagal sekų panašumą su T. monococcum iliuminacijos sekų rinkiniais, cDNR agregatais iš Ae. speltoides ir atitinkamai 454 skaito iš Ae. tauschii taikant atraminio vektoriaus mašininio mokymosi metodą (5 papildomas skyrius, papildomi 11 ir 12 pav. ir papildomos lentelės 15–18). Papildomas 13 pav. Rodo, kad 66% genų rinkinių buvo suskirstyti labai tiksliai (> 70%) ir prisimenami į A genomą (28, 3%), B genomą (29, 2%) ir D genomą (33, 8%). Kiti 9% klasifikuotų rinkinių turi kodonus. Kiti 34% asmenų, kurių klasifikavimo tikimybė maža, greičiausiai bus labai panašūs homeologai. Palyginimas su A-, B- ir D-genomo SNP pogrupiu patvirtino 72% A-genomo klasifikacijų ir 85% D-genomo klasifikacijų (2 pav. Ir 19 papildoma lentelė). Tariamų B-genomo genų diskriminacija buvo tik ∼ 60%, galbūt dėl ​​cDNR sekų naudojimo klasifikacijai, kai dauguma informatyvios sekos polimorfizmų yra vidiniai, ir dėl netikrumo dėl B genomo protėvių 5 . A, B ir D genomams priskiriamas 132 552 SNP rinkinys yra parodytas naudojant Brachypodium kaip šabloną 2 pav. 2–4 takuose.

Nebuvo jokių reikšmingų skirtumų tarp atitinkamų GO Slim molekulinių funkcijų kategorijų pasiskirstymo A, B ir D genuose (papildomas 14 pav.), Rodantis, kad šiame funkcinės kategorijos lygyje nė vienas iš genomų neturi šališkos genų praradimo 36 . Nepaisant to, GO Slim terminų, susijusių su stop kodonais A, B ir D genų rinkiniuose, analizė parodė, kad yra stipri tendencija išsaugoti visų trijų genomų transkripcijos faktorius koduojančių genų funkcines kopijas (papildomas 15 pav.), Panašius į lengvatinį. šių genų sulaikymas Arabidopsis genomo dubliavimosi metu 37 . Tai rodo, kad kviečiams paprastai būdingi genomo specifiniai transkripcijos reguliavimo tinklai.

Išvados

Naudodamiesi viso genomo 454 seka, mes surinko genų sekas, atspindinčias iš esmės pilną genų rinkinį, ir nemažas skaičius buvo priskirtas A, B arba D genomui. Nors rinkiniai yra fragmentiški, jie sudaro galingą genų atpažinimo sistemą, paspartindami tolesnį genomo sekos nustatymą ir palengvindami genomo masto analizę. Identifikavus daugiau kaip 132 000 SNP A, B ir D genuose, lengviau analizuoti bruožų lokusus ir tirti bruožus. Palyginimas su diploidų pirmtakų ir giminaičių seka parodė ryškų didelių genų šeimų dydžio sumažėjimą kviečiuose, nepaisant palyginti neseno heksapoloido susidarymo (3e pav.), Suderinta su mažesnio masto analizėmis 28, 38 . Heksaploidinių kviečių genų praradimo mastai, palyginti su 36 kukurūzais ir Brassica rapa 39, yra žymiai mažesni, galbūt dėl ​​gana nesenos jų kilmės ir to, kad nėra tarpgenomų rekombinacijos 40 . Nepaisant to, kviečių genų praradimas gali būti greitas, kaip parodyta naujai sukurtame alpopoliploide Tragopogon miscellus 41 . Daugumoje funkcinių klasių genų netenkama vienodai trijuose genuose, tačiau transkripcijos veiksnių šeimos parodė aiškų polinkį išlikti kaip funkcinius genus visuose trijuose genuose. Jie gali išlaikyti transkripcijos tinklus kiekviename genome ir prisidėti prie nepridedamo genų ekspresijos 42 ir genomo plastiškumo. Priešingai nei bendras genų šeimos narių praradimas, kelioms genų šeimų klasėms, kurių numatomas vaidmuo gynyboje, maistiniame kiekyje, energijos apykaitoje ir augime, padidėjo Triticeae kilmės linija, galbūt dėl ​​atrankos prijaukinimo metu.

Šiuo metu dedamos didžiulės pastangos pagerinti kviečių produktyvumą didinant veislinių medžiagų genetinę įvairovę ir atliekant genetinę savybių analizę 43 . Mūsų sukurti genomo ištekliai žada paspartinti pažangą palengvindami naudingų kviečių sausumos ir palikuonių rūšių genų variacijų nustatymą ir pateikdami genomo orientyrus palikuonių atrankai. Taip pat bus paspartinta sudėtingų poligeninių požymių, tokių kaip derlius ir maistinių medžiagų vartojimo efektyvumas, analizė, prisidedanti prie tvaraus kviečių derlingumo augimo.

Metodų santrauka

T. aestivum landrace kinų pavasario vienos sėklos nusileidimo linija buvo seka, nes ji plačiai naudojama citogenetinei analizei 44 ir fiziniam žemėlapių sudarymui 15 . „Triticum monococcum“ prisijungimas 4342–96 yra bendruomenės standartinė linija, skirta nukreipti sukeltiems vietiniams genomų pažeidimams, fiziniam žemėlapių sudarymui ir genetinei analizei; ir Ae. „tauschii ssp strangulata“ prisijungimas AL8 / 78, kuris naudojamas fiziniam ir genetiniam žemėlapių sudarymui, buvo sekamas naudojant 454 technologiją.

T. aestivum kviečių genų seka buvo sukurta naudojant „Roche 454“ pirosequencing GS GSX Titanium ir GS FLX + platformose. Papildomi T. aestivum , T. monococcum ir Ae sekų skaitymo duomenys . tauschii buvo sukurti naudojant tris platformas, „Illumina“, 454 ir SOLiD, homeologinėms sekoms ir SNP analizuoti (visų duomenų rinkinių sąrašas pateiktas 2 papildomoje lentelėje). Ortologinės grupės buvo sudarytos iš ryžių, sorgo ir B. distachijono genomo sekų ir miežių viso ilgio cDNR sekų. Kviečių genų rinkiniai buvo pavadinti pagal jų OGR ir buvo identifikuoti pagal septynių skaitmenų identifikatorių ir numatomą jų genomą (pavyzdžiui, Traes_Bradi1g12345_0000001_D ir Traes_Sb3g33333_6543210_A). Genų ir cDNR rinkinių galima ieškoti MIPS kviečių genomo duomenų bazėje (//mips.helmholtz-muenchen.de/plant/wheat/uk454survey/index.jsp). Visi sekos duomenys buvo talpinami viešai prieinamose duomenų bazėse, aprašytose Papildomoje informacijoje. Sekų rinkinius, anotuotas genų sekas ir jų ryšius galima atsisiųsti iš Europos bioinformatikos instituto (//www.ebi.ac.uk) ir peržiūrėti sintezėmis paremtoje Ensembl genomo naršyklėje. Anotuotos genų sekos ir jų ryšiai gali būti peržiūrėti „ Brachypodium synteny“ pagrindu sukurtoje Ensembl genomo naršyklėje (//plants.ensembl.org/brachypodium_distachyon).

Prisijungimai

Pirminės prieigos

Europos branduolinių medžiagų archyvas

  • PRJEB568

Duomenų indėliai

Eilių rinkiniai buvo pateikti Europos branduolinių medžiagų archyvui, kurio prisijungimo prie projekto numeris PRJEB568.

Papildoma informacija

PDF failai

  1. 1.

    Papildoma informacija

    Šioje byloje yra papildomas tekstas ir duomenys 1-5, papildomos 1-9, 13, 15-19 lentelės (žr. Atskiras papildomos 10, 11, 12, 14 lentelės rinkmenas), papildomi 1-6, 8-15 paveikslai (žr. Atskiras failas, skirtas papildomam 7 paveikslui) ir papildomos nuorodos.

  2. 2.

    7 papildomas paveikslas

    Šis paveikslas parodo atskirus A, B ir D genų genetinių žymenų žemėlapius.

„Excel“ failai

  1. 1.

    10 papildoma lentelė

    Šioje lentelėje pateikiami per daug ir per mažai atstovaujami išplėstų ir sutartinių kviečių genų GO terminai.

  2. 2.

    11 papildoma lentelė

    Šioje lentelėje pateikiami per daug ir per mažai atstovaujami išplėstų ir sutartinių kviečių genų Pfam terminai.

  3. 3.

    12 papildoma lentelė

    Šioje lentelėje yra daugiau nei per mažai GO ir Pfam išplėstinio Ae terminų . tauschii genų šeimos.

  4. 4.

    14 papildoma lentelė

    Ši lentelė rodo Pfam domenus genų fragmentuose.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.