Идентифицирован геномный регион, связанный с определением пола у бурой водоросли Undaria pinnatifida

Undaria pinnatifida — экономически важная бурая макроводоросль в Китае. У её гаплоидных гаметофитов существует три половых фенотипа (женский, мужской и однодомный). Однако механизмы определения пола оставались неизвестными.

Группа исследователей под руководством профессора Пан Шаоцзюня из Института океанологии Китайской академии наук идентифицировала геномный регион, связанный с определением пола у U. pinnatifida, с помощью повторного секвенирования генома и анализа генетического сцепления в сегрегирующей семье гаметофитов.

Исследование опубликовано в Journal of Phycology 4 ноября.

Методология и ключевые результаты

Учёные создали сегрегирующую семью гаметофитов, полученную в результате мейоза гибридного спорофита между клональной линией однодомного гаметофита (мужская роль) и женской линией. Они провели повторное секвенирование этой семьи на основе мужского генома U. pinnatifida и построили высокоплотную генетическую карту сцепления, используя 9 887 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), со средним расстоянием 0.41 сантиморгани (cM) между соседними SNP.

На основе генетической карты было обнаружено 62 SNP, тесно сцепленных с половым фенотипом. Эти SNP находились в позиции 67.67 cM на группе сцепления 23, что соответствует физическому диапазону 14.67 млн пар оснований (Mbp) на хромосоме 23.

Повторный анализ ранее полученных данных секвенирования специфичных амплифицированных фрагментов (SLAF-seq) с использованием референсного генома выявил сцепленный с полом геномный регион, который содержал упомянутый выше участок в 14.67 Mbp. Таким образом, исследователи предсказали, что этот перекрывающийся геномный диапазон и является регионом определения пола.

Кандидатные гены и экспрессия

«В этом регионе мы обнаружили 129 генов, включая кандидатный ген определения мужского пола, кодирующий белок с доменом high mobility group (HMG)», — сообщил профессор Шань Тифэн, первый автор исследования.

Также было установлено, что ген HMG экспрессировался сильнее в вегетативных мужских гаметофитах, а также в вегетативной фазе и фазе гаметогенеза однодомных гаметофитов, но его экспрессия была значительно ниже в фазе гаметогенеза мужских гаметофитов.

Перспективы исследований

«Сейчас мы секвенируем геномы женского и однодомного пола. По завершении этой работы мы сможем сравнить геномные различия трёх различных половых фенотипов», — отметил профессор Пан, корреспондирующий автор исследования.