Новый метод секвенирования сотен ядерных генов для изучения семейства астровых

Современные технологии секвенирования ДНК открывают большие возможности для филогенетических исследований растений. Однако метод target sequence capture (захвата целевых последовательностей) для анализа сотен ядерных генов в этой области применялся редко.

Исследователи из Университета Мемфиса, Смитсоновского института, Университета Джорджии и других учреждений разработали эффективный подход для секвенирования сотен ядерных генов у представителей семейства Compositae (астровые). Это одно из крупнейших семейств цветковых растений, включающее около 25 000 видов и важные сельскохозяйственные культуры (салат, подсолнечник, артишок).

Новый протокол, описанный в февральском выпуске журнала Applications in Plant Sciences, позволяет лучше разрешать филогенетические отношения как на глубоком, так и на мелком уровнях внутри семейства. Предыдущие исследования, основанные на анализе до 10 генов хлоропластов, не могли разрешить некоторые ключевые родственные связи.

Суть метода:

• Используются специально разработанные зонды, которые гибридизуются и «захватывают» 1061 ядерный ген из образцов ДНК видов подсолнечника.
• Захваченные гены секвенируются на платформе Illumina HiSeq или аналогичной.
• Разработан биоинформатический и филогенетический рабочий процесс для обработки данных: сборка генов из миллионов прочтений, оценка их на ортологию (способность точно отражать события видообразования) и последующий филогенетический анализ.

Тестирование метода:

• Эффективность проверили на 14 видах из семейства астровых и одном виде из ближайшего родственного семейства Calyceraceae.
• Успешно восстановили большую часть из 1061 целевого гена. Около 700 генов были определены как ортологичные и пригодные для анализа.
• На основе этих генов построили хорошо разрешённые филогенетические деревья, соответствующие известным родственным связям в семействе.

По словам ведущего автора работы Дженнифер Мандел, метод выборочно анализирует геном, избегая повторяющихся регионов, которые затрудняют сборку растительных геномов. Хотя набор зондов создан для астровых, общий рабочий процесс применим к любой таксономической группе, для которой существуют или могут быть получены транскриптомные данные. Этот протокол может стать моделью для филогенетических исследований других крупных групп растений.