Fremskridt inden for risgenomforskning giver indsigt og lovende anvendelser for landbruget

Et forskerhold har opnået en forbedring i den haplotype-opløste genomsekvens af japonica-riskultivaren Nipponbare. Denne forbedring afslører identifikation og annotering af mere end 3.000 nye gener, hvilket potentielt tilbyder betydelige fremskridt inden for afgrødeforbedring og forædlingsstrategier.

Japonica-riskultivaren Nipponbare har været afgørende som reference inden for risgenomik siden dens første sekventering for mere end to årtier siden, hvilket markerede et betydeligt gennembrud inden for plantegenomik. På trods af kontinuerlige forbedringer inden for sekventeringsteknologi, indeholder Nipponbare-genomsamlingen stadig uløste huller, primært på grund af gentagne DNA-sekvenser.

Løbende indsats og teknologiske fremskridt har forbedret genomsamlingen i andre risarter og udvidet til telomer-sekventering. At opnå en fuldstændig haplotype-opløst samling forbliver dog et ubehandlet problem i risgenomisk forskning, hvilket udgør et kritisk område for fremtidig undersøgelse.

En undersøgelse offentliggjort i Tropical Plants den 3. april 2024, genererer et forbedret haplotype-opløst risgenom til en omfattende telomer-til-telomer (T2T) forbedring.

I denne undersøgelse blev PacBio HiFi-læsninger og Hi-C-læsninger brugt til at generere en contig-samling med Hifiasm, hvilket resulterede i en haplotype-faset samling. Denne samlingsproces gav distinkte contigs for ni af kromosomerne. I modsætning hertil involverede samlingen af ​​de resterende tre kromosomer to separate contigs for hver.

De samlede contigs blev derefter hierarkisk organiseret i 12 pseudokromosomer ved hjælp af YaHS-stilladsværktøjet, hvilket kulminerede i en T2T-samling, der var større og mere komplet end den tidligere IRGSP-1.0-reference. Denne raffinerede samling afslørede tilstedeværelsen af ​​3.050 nye gener, med mere end 95 % understøttet af transskriptionsbeviser, hvilket indikerer en betydelig forbedring af genomets annotering og strukturelle forståelse.

Resultaterne fremhæver det enorme potentiale i nye sekventeringsteknologier til at udvide og forfine genomiske data, hvilket væsentligt forbedrer den genetiske information af etablerede genomer. Det udvidede og mere detaljerede genom, der dækker 99,3 % af de universelle enkeltkopi-gener med en N50 på 30,7 Mb, giver en robust ramme for yderligere genetiske undersøgelser og avlsprogrammer for ris.

Den sammenlignende analyse belyste også strukturelle varianter og yderligere ikke-tilpasningsområder, hvilket berigede forståelsen af ​​genomisk arkitektur og funktionalitet.

Ifølge undersøgelsens ledende forsker, Robert J. Henry, "Dette trinvise genom vil være en nyttig ressource til risforskning." Når vi ser fremad, er dette team fokuseret på at anvende deres avancerede sekventerings- og samlingsteknikker på andre rissorter og nært beslægtede arter.

Sammenfattende understreger dette arbejde ikke kun den hurtige udvikling af risgenomikteknologi, men understreger også det kritiske behov for løbende fremskridt for nøjagtigt at kortlægge komplekse genomer og derved lette betydelige fremskridt inden for landbrugsgenomik.

Flere oplysninger: Muhammad Abdullah et al., Et forbedret haplotype-opløst genom afslører flere risgener, tropiske planter (2024). DOI:10.48130/tp-0024-0007

Leveret af Chinese Academy of Sciences