|
Структурные вариации играют роль в видообразовании
|
|
|
|
Рис, кукуруза и пшеница обеспечивают более половины калорий, потребляемых человеком. Сокращение разнообразия сельскохозяйственных культур представляет собой значительный риск для глобальной продовольственной безопасности. Таким образом, использование бесхозных культур стало эффективным подходом к решению кризисов продовольственной безопасности. Тем не менее, в условиях быстрой модернизации городов и села и интенсификации методов ведения сельского хозяйства, доступность дикорастущих и культивируемых бесхозных культур сокращается, при этом наблюдается заметное неравенство в их сборе, сохранении и применении современных методов селекции. Водяной кальтроп (Trapa spp.) — типичная бесхозная культура, которую сознательно собирали и одомашнили еще в период неолита. Во времена династий Тан и Сун после дальнейшей искусственной селекции было выведено более 20 сортов, напр. Культивировались «улин», «наньхулин». С развитием геномных технологий исследование пангенома стало важным подходом для всестороннего понимания механизмов, лежащих в основе агрономических признаков.
|
|
|
В октябре 2023 года исследовательская группа доктора Инсюн Цю из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук в журнале Horticultural Research опубликовала исследовательскую работу под названием «Пангеном водяного кальтропа выявляет структурные вариации и асимметричную дивергенцию субгеномов после аллополиплоидизации». Однолетний травянисто-водный род Trapa L. (Lythraceae) традиционно делят на два вида: T. natans L. с диплоидным (2n = 2x = 48, АА) и тетраплоидным (2n = 4x = 96, AABB) цитотипами. и диплоидный T. incisa Sieb. и Зукк. (2н = 2х = 48, ББ). Культивируемый водяной кальтроп был получен из диплоидного T. natans с более крупными плодами. В этом исследовании авторы создали две сборки генома на уровне хромосом диплоидного T. natans и T. incisa. В сочетании с четырьмя ранее опубликованными (суб)геномами Trapa был создан пангеном на основе генов. Результаты показывают, что основные, необязательные и частные кластеры генов составляют 48,05%, 28,92% и 23,03% всех кластеров генов соответственно. Чтобы точно определить потенциальные вариации присутствия-отсутствия (PAV), которые могут способствовать репродуктивной изоляции и фенотипическому расхождению между T. incisa и диплоидным T. natans, авторы также построили графический пангеном на основе 211 598 неизбыточных PAV среди шести (суб)геномы.
|
|
|
|
Всего было обнаружено 40 453 PAV, полностью дифференцированных между A- и B-линиями, с участием 2570 генов. Анализ обогащения онтологии генов показал, что эти гены в основном обогащались в процессе развития органов, процессе метаболизма органических веществ и реакции на стимул. Транскриптомный анализ также показал, что большинство этих генов дифференциально экспрессируются между T. incisa и диплоидным T. natans, что указывает на то, что эти гены, вероятно, играют решающую роль в фенотипической дифференциации и репродуктивной изоляции между двумя диплоидными видами. На основании сравнительного анализа генома и анализа переносимых элементов (TE) авторы обнаружили, что аллотетраплоид T. natans претерпел асимметричную субгеномную дивергенцию, при этом B-субгеном преобладает над A-субгеномом. Множественные факторы, включая PAV, асимметричную амплификацию TE, гомеологические обмены (HE) и дивергенцию гомеологической экспрессии, вместе повлияли на эволюцию генома после полиплоидизации. В заключение, пангеном Trapa предоставляет платформу для тщательного изучения геномных вариаций видов Trapa, тем самым способствуя лучшему пониманию эволюционной и функциональной геномики этой в настоящее время недостаточно используемой разновидности сельскохозяйственной культуры.
|
|
|
|
Источник
|
