Распространённые инверсии формируют генетическое и фенотипическое разнообразие риса
Новое исследование под руководством профессоров Лиангуан Шан, Цянь Цянь и Шаокуй Вана выявило ключевую роль сложных структурных вариаций в геноме риса.
Контекст и метод
- Рис — одна из важнейших продовольственных культур. Его улучшение зависит от изучения генетического разнообразия.
- Вместо традиционного анализа однонуклеотидного полиморфизма (SNP) учёные сосредоточились на сложных структурных вариантах, в частности — инверсиях (переворотах участка ДНК).
- На основе данных секвенирования PacBio/Nanopore 377 образцов культурного и дикого риса была построена крупнейшая на сегодня карта геномных инверсий на уровне популяции.
Ключевые результаты
- Влияние на гены: Анализ показал, что вблизи инверсий обогащены гены, связанные с ответом на стресс, что указывает на их роль в устойчивости риса.
- Регуляция экспрессии: eQTL-анализ выявил 863 сайта инверсий, связанных с изменением уровня экспрессии 4722 генов.
- Конкретный механизм: Детально изучена инверсия OsINV10, один из разрывов которой находится в промоторной области гена MADS56 и влияет на его экспрессию.
- Функция гена: Эксперименты с мутантами подтвердили, что MADS56 положительно регулирует теплоустойчивость риса.
- Распространение в популяциях: Генотип с инверсией OsINV10 обнаружен у 74.8% образцов indica и только у 6.0% образцов japonica. Это может объяснять различия в теплоустойчивости между этими подвидами.
Значение
Исследование демонстрирует важную роль инверсий в регуляции экспрессии генов и формировании фенотипических признаков у риса, предоставляя основу для использования этих вариаций в современной селекции.