Расшифровка генома кукурузы: ключевые открытия 2009 года
В 2009 году в специальном выпуске PLoS Genetics был опубликован первый референсный геном кукурузы (линия B73). Это позволило исследовать фундаментальные вопросы генетики, эволюции и архитектуры генома важнейшей сельскохозяйственной культуры.
Основные результаты исследований
Структура и секвенирование генома
- Wei et al. описали стратегию секвенирования и сборки генома B73. Был создан физический и генетический каркас, на основе которого построили минимальный тайлинговый путь из более чем 16 000 BAC-клонов.
Вариативность генома
- Springer et al. обнаружили высокий уровень вариаций числа копий (CNV) и вариаций присутствия/отсутствия (PAV) генов при сравнении линий B73 и Mo17. Целые гены могут отсутствовать в одной линии относительно другой, что указывает на высокий полиморфизм кукурузы.
Транскриптом и гены
- Soderlund et al. секвенировали 27 455 полноразмерных кДНК из B73, обнаружив около 1 600 уникальных генов кукурузы, не найденных в базах данных других растений.
Роль мобильных элементов
- Baucom et al. показали, что 85% генома кукурузы состоят из транспозонов. Геном предоставляет множество ниш для выживания и эволюции разнообразных ретротранспозонов.
- Liu et al. разработали ПЦР-стратегию для идентификации сайтов вставки Mu-транспозонов. Эти сайты и события мейотической рекомбинации совпадают с эпигенетическими маркерами открытого хроматина.
Регуляция с помощью малых РНК
- Zhang et al. провели полногеномный анализ генов микроРНК (miRNA) в кукурузе, показав их высокую консервативность в эволюции.
- Jia et al. выяснили, что потеря функции RDR2 (RNA-dependent RNA Polymerase 2) вызывает масштабные изменения в экспрессии транспозонов, генов и 24-нт малых РНК, что указывает на общий механизм регуляции.
Инновационные методы и карты
- Zhou et al. создали первую оптическую карту эукариотического генома размером >400 Мб de novo из отдельных молекул ДНК. Метод превосходит обычное и секвенирование нового поколения по полноте, скорости и точности.
- Wolfgruber et al. точно картировали все 10 центромер кукурузы и детально изучили две из них. Центромеры оказались динамичными локусами, границы которых со временем могут смещаться.
Анализ и уточнение сборки
- Wei et al. проанализировали непрерывный регион длиной 22 Мб (~1% генома), продемонстрировав возможность улучшения сборки RefGen_v1 с помощью оптической карты, генетической карты высокого разрешения и данных сравнительной геномики.