基于结构变异和基于基因的泛基因组构造揭示了六倍体小麦未开发的多样性
Hong Cheng1, Lingpeng Kong2, Kun Zhu3
1Shenzhen Branch, Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture, Genome Analysis Laboratory of the Ministry of Agriculture, Agricultural Genomics Institute at Shenzhen, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Shenzhen, Guangdong 518100, China; College of Grassland Agriculture, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China.
这项研究介绍了第一个全面的小麦基因组,揭示了广泛的结构变异 (SV) 和基因家族多样性. 这些发现为改善小麦遗传学和育种提供了宝贵的资源.
科学领域:
- 植物基因组学 植物基因组学
- 农作物遗传学 农作物遗传学
- 生物信息学是一种生物信息学.
背景情况:
- 结构变异 (SVs) 越来越被认为是作物的农学特征的关键驱动因素.
- 对小麦中 SVs 的数量,分布和影响的系统理解是有限的.
研究的目的:
- 为小麦构建高质量的基于基因和基于SV的泛基因组.
- 综合分析小麦中 SVs 的多样性,分布和功能影响.
- 为小麦基因改进和全基因组关联研究提供宝贵的资源.
主要方法:
- 基于基因和基于SV的基因组的开发,使用22个六状小麦组合.
- 全基因分析以确定共享和独特的基因家族.
- 构建一个整合基因和cis调节区域的图形泛基因组.
- 两对基因组比较以确定SV和热点.
- 分析与生长习惯差异相关的SVs.
主要成果:
- 鉴定了140,261个不同的基因家族,所有加入中只有23.2%的共享.
- 构建一个16.15Gb的图形泛基因组,其中包含695,897个泡,5132个基因和230,307个 cis-regulatory区域.
- 发现了大约1,978,221个非冗余的SV和497个SV热点,其中有显著的聚合在中心分子中.
- 识别了2769个功能性SV,区分了春季和冬季的生长习惯.
- 对已知的功能基因 (如PPD-A1,VRT-A2和TaNAAT2-A) 的复杂结构图的表征.
结论:
- 构造的小麦泛基因组提供了小麦遗传多样性的代表性观点.
- SVs,特别是在中心区域,可能有助于染色体的可塑性和稳定性.
- 已识别的功能性SVs为特征变异提供了洞察力,例如生长习惯.
- 这些资源增强了我们对小麦遗传学的理解,并促进了全基因组的关联映射,以改善作物.
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