Sweetpotato genetik:En omfattende opdatering til Taizhong 6-genomannoteringen

Et forskerhold har forbedret annoteringen af ​​sødkartoffelgenomet "Taizhong 6" væsentligt, og introducerer en mere omfattende og detaljeret version, v1.0.a2. Denne opdatering bruger 12 Nanopore RNA-biblioteker i fuld længde og 190 Illumina RNA-seq-biblioteker, hvilket resulterer i identifikation af 360 nye gener, modifikation eller tilføjelse af 31.771 genmodeller og raffineret gennomenklatur.

Den forbedrede annotering inkluderer detaljerede miRNA-ekspressionsprofiler, som gavner genfunktionelle undersøgelser i sødkartoffel og avancerede genomiske analyser på tværs af Convolvulaceae-familien, hvilket giver en kritisk ressource for fremtidig landbrugs- og genetisk forskning.

Sødkartoffel (Ipomoea batatas) er en vital afgrøde i udviklingslande, der giver essentielle næringsstoffer og bekæmper A-vitaminmangel i Afrika som en hexaploid art. Den første genomsekvens, cultivar Taizhong 6, brugte Illumina-sekventering, senere forbedret med tredje generations sekventeringsteknologier, hvilket førte til en kromosomskaleret genomsamling af høj kvalitet. Der er dog stadig udfordringer med at opnå præcise genomannoteringer på grund af begrænsningerne ved kortlæst sekventering.

For nylig har fremskridt inden for langlæst sekventering, som Oxford Nanopore Technologies, lettet mere nøjagtige annoteringer og givet dybere indsigt i genstruktur og alternativ splejsning.

En undersøgelse offentliggjort i Tropical Plants den 21. marts 2024, bygger på dette fremskridt ved hjælp af en raffineret annotationspipeline, der inkorporerede både Nanopore fuldlængde og omfattende RNA-seq-datasæt, hvilket forbedrer den nuværende genom-annotering for sweetpotato.

I denne undersøgelse forbedrede forskere annoteringen af ​​I. batata-genomet til version 1.0.a2 ved at bruge en omfattende tilgang, der integrerer Nanopore fuldlængde transkriptomer og Illumina RNA-seq-data på tværs af forskellige udviklingsstadier og væv af sød kartoffel.

Deres metode brugte BRAKER til indledende genforudsigelser, beriget med forskellige genomiske hints, efterfulgt af generering af konsensusmodel gennem EVidenceModeler (EVM). Navnlig indeholder den opdaterede annotation nu 42.751 proteinkodende gener, hvilket forbedrer modellen med 3' og 5' UTR'er og øger det gennemsnitlige exonantal pr. gen.

Det er væsentligt, at denne revision tilføjede eller modificerede 31.771 genmodeller, der inkorporerede 8.736 alternative splejsningsisoformer, og introducerede en ny gennomenklatur til klarere reference. Denne mere detaljerede annotering hjælper med præcise genomiske undersøgelser og understøtter avanceret funktionel genomik i søde kartofler.

Desuden giver integration af miRNA-data og deres mål ny indsigt i genregulering, især under forskellige udviklingsstadier af lagerrødder, hvilket forbedrer vores forståelse af sødkartoffelbiologi og hjælper med målrettede avlsindsatser. De omfattende genfunktionsforudsigelser blev udført ved hjælp af InterProScan og eggNOG-mapper, hvilket giver en rigere annotation, der er afgørende for igangværende forsknings- og avlsprogrammer fokuseret på at forbedre sødkartoffelkultivarer til globalt landbrug.

Ifølge undersøgelsens ledende forsker, prof. Guopeng Zhu, "Vores undersøgelse bidrager til en opdateret genomannotering for sødkartoffelgenomet, som væsentligt vil lette genfunktionelle undersøgelser i sødkartoffel og fremme genomiske analyser på tværs af Convolvulaceae-familien."

Samlet set letter denne forbedrede genomiske ramme en dybere funktionel genomik i søde kartofler og understøtter avancerede avlsprogrammer ved at integrere detaljerede miRNA-data og genfunktionsforudsigelser for at forbedre kultivaregenskaber.

Flere oplysninger: Bei Liang et al., Genom reannotation af søde kartofler (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ved hjælp af omfattende Nanopore og Illumina-baserede RNA-seq datasæt, Tropical Plants (2024). DOI:10.48130/tp-0024-0009

Leveret af Chinese Academy of Sciences