Ученые раскрыли эволюционную динамику центромер у октоплоидной земляники

Современная культурная земляника (Fragaria x ananassa) происходит от межвидовой гибридизации двух октоплоидных диких видов: F. virginiana и F. chiloensis. Однако различия в характеристиках центромер и эволюционных паттернах между дикими и культурными октоплоидами оставались плохо изученными.

В исследовании, опубликованном в Genome Biology, команда под руководством профессора Чжу Анданя из Kunming Institute of Botany (KIB) Китайской академии наук изучила дивергенцию центромер и эволюционные паттерны у октоплоидной земляники. Для этого они создали специфическое антитело к белку центромеры CENH3 и использовали передовые методы сборки генома.

Ученые оценили различные стратегии фазового анализа генома и обнаружили, что подход Trio-binning обеспечивает глобальный фазовый анализ с умеренной контигуозностью, а метод на основе Hi-C дает локальный фазовый анализ с превосходной контигуозностью.

Интегрировав сильные стороны обоих методов, они разработали новый конвейер сборки «два шага», позволивший построить глобально фазированный геном для культурного сорта октоплоидной земляники «EA78».

Высококачественная сборка генома «EA78» выявила центромерный тёрновер: шесть хромосом показали потерю канонической центромерной сателлитной последовательности длиной 147 п.н., что было подтверждено методом флуоресцентной гибридизации in situ (FISH).

Для дальнейшего изучения этого феномена исследователи с помощью своего антитела к CENH3 идентифицировали у «EA78» шесть неоцентромер и три новых типа центромерных сателлитов. Анализ плотности сходства последовательностей между каноническими центромерами и неоцентромерами показал бимодальное распределение, что указывает на существенную генетическую дивергенцию между этими двумя типами центромер.

Сравнительный анализ продемонстрировал, что длина центромер и обилие сателлитов значительно увеличились как у диких, так и у культурных октоплоидов по сравнению с их диплоидным предком F. vesca. Это указывает, что события гибридизации и процессы доместикации могут совместно стимулировать экспансию центромер.

Исследование дает новое понимание быстрой эволюции центромер у октоплоидной земляники, подчеркивая динамическое взаимодействие между гибридизацией, доместикацией и пластичностью центромер.