在Brassicaceae中最大的基因组组合:在Matthiola incanaana中,由逆转移素驱动的基因组扩张和型进化

科学领域:

• 植物基因组学 植物基因组学
• 进化生物学是进化的生物学.
• 分子遗传学 分子遗传学

背景情况:

• 马蒂奥拉 (Matthiola incana) 的基因组大小明显大于其他布拉西卡系植物,其进化历史和基因组扩张机制尚不清楚.
• 了解基因组大小变化的遗传基础对于植物育种和进化研究至关重要.

研究的目的:

• 为了产生高质量的染色体规模的基因组组装Matthiola incana.
• 探讨M. incana.巨大的基因组大小背后的进化历史和机制.
• 分析可移植元素和表观遗传修饰在基因组扩张中的作用.

主要方法:

• 集成PacBio HiFi读数,Illumina短读数和Hi-C数据用于基因组组装.
• 遗传学分析以确定M. incana在Brassicaceae中的进化位置.
• 比较基因组学用于重建祖先的型和识别染色体重排.
• 对可转移元素含量,插入时间和DNA甲基化模式的分析.

主要成果:

• 一个染色体规模的基因组组合M. incana (1965 Mb, 38,245 基因模型) 已成功生成.
• 遗传学分析将M. incana定位为Brassicaceae家族中的一个早期分离的血统.
• 发现了广泛的染色体间和染色体内重排,区分了祖先的Hesperodae karyotype (AHK) 和祖先的十字型 karyotype (ACK).
• 长终端重复逆转移体 (LTR-RTs) 的大规模扩张,特别是安吉拉,阿提拉和Retand家族,被确定为基因组肥胖的主要驱动因素.
• 在高Copia型LTR-RT密度和低Gypsy型LTR-RT密度的区域观察到降低的CHG甲基化,这与假定的中间体相对应.
• 与较旧的插入相比,最近插入的LTR-RT显示出不同的甲基化模式.

结论:

• 这项研究提供了Mathiola incana的第一个高质量的基因组组装,为未来的研究提供了宝贵的资源.
• 巨型基因组大小的M. incana被归因于LTR-RTs的大量扩散,突出了它们在Brassicaceae中的基因组进化中的重要作用.
• 与LTR-RTs相关的明显甲基化模式及其插入时间表明动态表观遗传调节影响基因组结构和稳定性.