Почти полная сборка генома китайской пшеницы открывает путь для будущей селекции
В новом исследовании, опубликованном в Molecular Plant, учёные под руководством Фу Сяндуна и Лу Фэя из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук в сотрудничестве с Китайским сельскохозяйственным университетом достигли почти полной сборки генома пшеницы сорта Chinese Spring (CS).
Пшеница (Triticum aestivum L.) — ключевая мировая продовольственная культура, но её сложный, высокоповторяющийся аллогексаплоидный геном долгое время затруднял полное секвенирование. В 2018 году Международный консорциум по секвенированию генома пшеницы представил референсный геном CS, который стал основой для исследований. Однако многие повторяющиеся регионы и сложные структуры оставались неаннотированными.
В этой работе исследователи использовали ультрадлинное секвенирование Oxford Nanopore, высокоточное секвенирование PacBio HiFi и данные Hi-C. В результате была получена сборка CS-CAU размером 14.46 Гб с точностью более 99.996%, в которой осталось всего 290 пробелов, в основном из-за ультрадлинных тандемных повторов.
Впервые без пробелов были собраны хромосомы 1D, 3D, 4D и 5D, причём 1D и 5D достигли уровня «от теломеры до теломеры». Этот прорыв решает проблемы высокоповторяющихся последовательностей и полиплоидии в геномике пшеницы.
Было аннотировано 151 405 высокодостоверных генов, включая 59 180 вновь идентифицированных, из которых 7 602 были собраны впервые. Это критически важно для изучения функции генов пшеницы.
Также была определена локализация и экспрессия шести классов запасных белков семян (SSP). Экспрессия ω-глиадина полностью происходит из B субгенома, в то время как другие SSP (α/γ-глиадины, ALP и глютенины) преимущественно экспрессируются из D субгенома. Эти данные важны для понимания и улучшения качества клейковины.
Кроме того, были собраны центромерные регионы, за исключением ультрадлинной последовательности повтора GAA в хромосоме 1B. Эти центромеры богаты ретротранспозонами, в частности CRW и Quinta, распределение которых различается между A/B и D субгеномами. Исследователи также изучили историческую экспансию этих ретротранспозонов.