揭示高质量MicroTom基因组及其对发育生物学的影响

  • 发布时间:2024-01-25 17:22:04 来源:
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导读 番茄(Solanumlycopersicum)具有全球重要性,2020年产量约为1 86亿吨。除了其食用和经济价值外,番茄还成为发育生物学研究的重要模型,在果

番茄(Solanumlycopersicum)具有全球重要性,2020年产量约为1.86亿吨。除了其食用和经济价值外,番茄还成为发育生物学研究的重要模型,在果实发育等某些方面超过了拟南芥、新陈代谢、植物-病原体相互作用和共生研究。

MicroTom是番茄品种,由于其体积较小、生长周期较短、转化效率较高,是目前广泛应用于实验室研究的实验模式植物。

尽管对众多番茄品种进行了广泛的重新测序,但MicroTom的高质量基因组明显缺失,这给依赖Heinz番茄基因组作为参考但使用MicroTom进行功能实验的发育生物学家带来了挑战。

2023年7月,园艺研究发表了题为“基于MicroTom番茄基因组和RNAome的番茄器官发育综合调控网络”的研究文章。在这项研究中,研究人员提供了MicroTom的高质量基因组,并与之前发表的亨氏番茄基因组进行了比较基因组分析。

首先,他们结合Nanopore和Illumina测序数据获得了799Mb的MicroTom基因组组装,其中包含60个重叠群。MicroTom组件的蛋白质编码基因注释捕获了98.57%的胚胎植物BUSCO(odb10)基因。

比较基因组学揭示了MicroTom和Heinz基因组之间的显着相似性和差异,两者具有共同的多倍体事件,但在基因内容、结构变异和单核苷酸多态性(SNP)方面表现出相当大的基因组差异。

此外,研究人员展示了MicroTom在不同器官/发育阶段/治疗中的RNAome景观,并对MicroTom蛋白质编码基因的转录组在基因表达和选择性剪接(AS)方面进行了全面分析。

然后,他们利用参考基因​​组和丰富的基因表达数据构建了多个基因共表达网络,这将为鉴定植物生长过程中涉及多种调控途径的重要基因(例如丛枝菌根共生和果实发育)提供有价值的线索。

该研究还通过整合不同发育阶段和条件的数据,揭示了非编码RNA,包括miRNA、lncRNA和circRNA。

从sRNA数据集中共鉴定出210个miRNA,其中164个属于miRbase中48个已知的番茄miRNA家族。MicroTom转录本共注释了4,835个lncRNA,其中超过2,944个(60.89%)是从基因间区域转录的。通过将测序读数映射到MicroTom基因组上,识别出由三个独立软件工具支持的19,840个circRNA。

最后,研究人员开发了一个综合数据库(MicroTomBase),为他们的数据和结果提供在线搜索和下载的可能性。该在线资源旨在成为使用MicroTom番茄的研究人员的宝贵工具,加强比较基因组学、基因表达和功能基因组学的研究。

总之,这项研究不仅提供了高质量的MicroTom基因组,而且还提供了编码和非编码元件的丰富注释,并得到了广泛的转录组分析的支持。

对基因表达谱、选择性剪接、非编码RNA功能和共表达网络的深入了解极大地增进了我们对MicroTom番茄基因组和转录组复杂性的理解,为植物生物学和遗传学的未来研究提供了宝贵的资源。

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