PMAT: Создан новый инструмент для эффективной сборки митохондриальных геномов растений

Митохондриальные геномы (митогеномы) растений важны для изучения ядерно-цитоплазматических взаимодействий, эволюции растений и селекции линий с цитоплазматической мужской стерильностью. Однако их полная сборка затруднена из-за частых рекомбинаций и горизонтального переноса генов.

Традиционные методы с использованием данных секвенирования Illumina, PacBio и Nanopore часто приводят к неполной сборке, низкой точности и высоким затратам. Это создало потребность в более эффективном и точном методе.

Исследователи из Нанкинского лесного университета совместно с Пекинской академией сельского и лесного хозяйства и Китайской академией сельскохозяйственных наук разработали эффективный инструментарий (PMAT) для de novo сборки митогеномов растений с использованием данных HiFi-секвенирования низкого покрытия.

Исследование опубликовано в журнале Horticulture Research 26 января 2024 года.

PMAT преодолевает ограничения традиционных методов, используя высокоточные длинные чтения HiFi. Это позволяет "перекрывать" большинство повторов и получать полные и точные последовательности митохондриального генома.

Инструментарий включает два режима:

• "autoMito" — полностью автоматический процесс сборки.
• "graphBuild" — позволяет вручную выбирать подходящие "затравки" для сборки, обеспечивая гибкость и контроль.

Учёные успешно собрали митогеномы 13 видов растений, включая двудольные, однодольные и голосеменные. Например, митохондриальный геном Arabidopsis thaliana был заново собран в типичную единственную кольцевую хромосому длиной 367 810 пар оснований, показав лишь незначительные отличия от опубликованного референсного генома.

Кроме того, PMAT требует минимального объёма данных секвенирования для получения полных сборок, что делает его экономичным решением для масштабных геномных исследований.

Как отметил ведущий исследователь доктор Чжицян Ву, PMAT представляет собой значительный прогресс, преодолевая проблемы традиционных методов и обеспечивая точное представление о митогеномах растений.

Разработка PMAT существенно влияет на геномные исследования и селекцию растений. Надёжный метод сборки ускоряет изучение геномных вариаций и их влияния на признаки растений, улучшая селекцию на устойчивость, урожайность и качество.

Кроме того, возможность улавливать множественные конформации митохондриальной ДНК открывает новые пути для изучения эволюционной динамики геномов растений.