Учёные собрали самый качественный геном мха на сегодняшний день

Исследовательская группа получила сборку генома мха Syntrichia caninervis без пробелов (T2T). Его общий размер составляет 323.44 Mbp, значение N50 — 24.41 Mbp, а точность на уровне одного нуклеотида превышает 99.999%. Это самый качественный геном мха из когда-либо описанных. Работа опубликована в журнале Plant Biotechnology Journal.

Syntrichia caninervis — ключевой вид мха для поддержания экологического баланса в пустыне Гурбантунггут. Он стал модельным объектом для изучения устойчивости к высушиванию.

Для сборки высококачественного генома команда профессора Чжан Даоюаня из Синьцзянского института экологии и географии разработала систему моноклонального культивирования тканей Syntrichia caninervis и получила его чистые штаммы.

С помощью технологий секвенирования третьего поколения (PacBio и Oxford Nanopore) учёные также получили полную последовательность генома эндосимбионта мха — бактерии Paenibacillus sp. Это позволило минимизировать загрязнение сборки генома мха симбиотическими последовательностями.

Полученный Telomere-to-Telomere (T2T) геном Syntrichia caninervis является наиболее полным референсным геномом для этого вида. По сравнению с предыдущей версией (из пустыни Мохаве) в новую сборку вошло более 30 Mbp ранее отсутствовавших последовательностей, заполнено более 20 000 хромосомных пробелов и аннотировано более 1500 дополнительных белок-кодирующих генов.

Исследование выявило новые структурные вариации на половых хромосомах у экотипов из пустынь Гурбантунггут и Мохаве.

Новая версия генома идентифицировала 677 генов транскрипционных факторов — на 135 больше, чем ранее, — и полностью аннотировала ранее неклассифицированные факторы, обогатив пул регуляторных генов. Процент картирования транскриптомных данных вырос на 10% по сравнению с предыдущей версией. В ключевых для устойчивости к высушиванию семействах генов, таких как LEA (late embryogenesis abundant), обнаружены увеличенные тандемные повторы.

Усовершенствованный геном создаёт надёжную основу для будущих исследований популяционной геномики и функций генов.

Исследование подтвердило, что центромерная структура Syntrichia caninervis в основном состоит из транспозонов Copia, что контрастирует с покрытосеменными растениями. Эта работа даёт ценное представление об эволюционных паттернах центромерных структур у наземных растений.