Секвенирование генома дикого риса раскрывает механизмы эволюции генома Oryza
В совместном исследовании, опубликованном онлайн в Nature Communications, учёные из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук, BGI-Шэньчжэнь и Университета Аризоны завершили секвенирование генома дикого риса Oryza brachyantha. Эта работа даёт новые ключи к пониманию функции и эволюции геномов рода Oryza.
Род Oryza — идеальная модельная система для изучения сравнительной геномики, эволюционной и функциональной биологии растений. Он включает два культивируемых и более двадцати диких видов риса. Дикие родственники могут предоставить бесценные геномные ресурсы для улучшения риса. O. brachyantha, как наиболее дивергировавший дикий родственник O. sativa (риса), обладает устойчивостью ко многим патогенам риса и различным стрессовым условиям. Также было доказано, что у него самый компактный геном в роде Oryza, что указывает на минимальные изменения после дивергенции видов.
В этом исследовании учёные создали высококачественную референсную последовательность генома O. brachyantha (~261 Мб), 96% которой закреплены на 12 хромосомах на основе физической карты BAC. Комплексный анализ показал, что компактность генома O. brachyantha обусловлена подавлением ретротранспозонов LTR (Long Terminal Repeats) и массовыми внутренними делециями древних элементов.
По сравнению с геномом риса команда обнаружила, что многие семейства генов расширились у риса, где за их амплификацию ответственны тандемные дупликации и перемещения генов, опосредованные репарацией двуцепочечных разрывов. Исследователи также наблюдали, что сегментные и тандемные дупликации, дополнительно расширенные вставками транспозонов, способствовали переходу от эухроматина к гетерохроматину в геноме риса, отражая динамическую природу геномов Oryza.
Цюаньфэй Хуан, руководитель проекта из BGI, заявил: "Эта работа раскрыла многие важные геномные механизмы, лежащие в основе генома Oryza, такие как вариация размера генома, перемещение генов и переход эухроматина в гетерохроматин. В ближайшем будущем, я уверен, будет расшифровано больше геномов видов Oryza, что позволит сделать этот род непревзойдённой системой для функциональных и эволюционных исследований у растений".