Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Når et referansegenom ikke er nok

Anonim

Mye av forskningen innen plantefunksjonell genomikk har hittil stått på tilnærminger basert på enkeltreferansegener. Men i seg selv oppfanger et enkelt referansegenom ikke den fulle genetiske variabiliteten til en art. Et pan-genom, den ikke-redundante foreningen av alle settene av gener som finnes hos individer av en art, er en verdifull ressurs for å låse opp det naturlige mangfoldet. Imidlertid har beregningsressursene som kreves for å produsere et stort antall høykvalitetsgenomsamlinger, vært en begrensende faktor for å skape plante-pan-genomene.

annonse


Å ha plante-panogener for avlinger som er viktige for drivstoff og matapplikasjoner, vil gjøre det mulig for oppdrettere å utnytte naturlig mangfold for å forbedre egenskaper som utbytte, sykdomsresistens og toleranse for marginale vekstforhold. I et dokument publisert 19. desember 2017 i Nature Communications, et internasjonalt team ledet av forskere ved det amerikanske departementet for energi (DOE) Joint Genome Institute (JGI), en DOE Office of Science User Facility ved Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), gauget størrelsen på et plante-genom-genom ved hjelp av Brachypodium distachyon, et vilt gress som mye brukt som modell for korn- og biomasseavlinger. Som en av JGI's Plant Flagship Genomes, er B. distachyon blant de mest komplette plante referanse genomene.

"Det er et stort antall gener som ikke er fanget i et enkelt referansegenom, " la studiestartforfatter John Vogel, leder av JGIs Plant Functional Genomics-gruppe, til. "Faktisk finnes omtrent halvparten av gener i pan-genomet i et variabelt antall linjer." Arbeidet mot det primære målet om nøyaktig estimering av størrelsen på et plante-genom-genom, utførte Vogel og hans kolleger helgenomet de novo sammenstilling og annotering av 54 geografisk forskjellige linjer av B. distachyon, hvilket ga et pane-genom som inneholdt nesten dobbelt så mange av gener som finnes i noen enkelt linje.

"Genet av en art er en samling av genomer, hver med sin egen unike vri, " la JGI bioinformatiker og studerte første forfatter Sean Gordon. "Nå å vite at fokusering på et enkelt referansegenom fører til ufullstendige og partisk estimater av genetisk mangfold og ignorerer gener som er potensielt viktige for avlsprogrammer, bør vi bedre inkorporere flere referanser i fremtidige studier av naturlig mangfold."

Dessuten har gener som finnes i enkelte linjer, en tendens til å bidra til biologiske prosesser (f.eks. Sykdomsresistens, utvikling) som kan være gunstige under noen miljøforhold, mens gener som finnes i hver linje, vanligvis støtter essensielle cellulære prosesser (f.eks. Glykolyse, jerntransport) .

"Dette betyr at de variable generene blir fortrinnsvis beholdt hvis de er gunstige under visse forhold. Dette er akkurat de typer gener som oppdrettere trenger for å forbedre avlinger." Vogel sa.

I tillegg viste gener som ble funnet i bare en delmengde av linjer raskere utviklingshastigheter, lå nærmere transponeringselementer (trodde å spille en nøkkelrolle i gen-evolusjon) og var mindre sannsynlig å bli funnet på samme kromosomale sted som funksjonelt ekvivalente gener i andre gress.

Sekvenssamlingene, genannoteringer og tilhørende informasjon kan lastes ned fra prosjektets nettsted BrachyPan: brachypan.jgi.doe.gov. Brachypodium distachyon- genomet er tilgjengelig på JGI Plant Portal Phytozome: phytozome.jgi.doe.gov.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av DOE / Joint Genome Institute . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Sean P. Gordon, Bruno Contreras-Moreira, Daniel P. Woods, David L. Des Marais, Diane Burgess, Shengqiang Shu, Christoph Stritt, Anne C. Roulin, Wendy Schackwitz, Ludmila Tyler, Joel Martin, Anna Lipzen, Niklas Dochy, Jeremy Phillips, Kerrie Barry, Koen Geuten, Hikmet Budak, Thomas E. Juenger, Richard Amasino, Ana L. Caicedo, David Goodstein, Patrick Davidson, Luis AJ Mur, Melania Figueroa, Michael Freeling, Pilar katalansk, John P. Vogel. Omfattende geninnholdsvariasjon i Brachypodium distachyon-pane-genomet korrelerer med populasjonsstruktur . Naturkommunikasjon, 2017; 8 (1) DOI: 10, 1038 / s41467-017-02292-8