Упрощение поиска SNP в геноме хлопчатника
Однонуклеотидный полиморфизм (SNP) — это изменение одного нуклеотида в последовательности ДНК между двумя особями. SNP — самый распространенный тип генетической вариации в геномах растений и животных, что делает их важным ресурсом для биологов. Их повсеместность и вариация на индивидуальном уровне делают их идеальными маркерами для многих задач, таких как изучение генетического разнообразия популяций и генетическое картирование у растений.
Популярность секвенирования нового поколения превратила SNP в повсеместный генетический маркер. Однако их поиск становится сложной задачей для видов, переживших события дупликации всего генома (полиплоидию), что характерно для многих растений, включая хлопчатник.
Исследователи из Техасского A&M и Южного равнинного центра сельскохозяйственных исследований разработали стратегию, упрощающую поиск полезных SNP в сложном геноме хлопчатника. Протокол доступен в журнале Applications in Plant Sciences.
«Хлопчатник представляет сложность для поиска SNP-маркеров из-за полиплоидного происхождения двух наиболее широко выращиваемых видов, — говорит доктор Алан Пеппер, автор исследования. — Все растения имеют дублированные последовательности... Когда вы ищете потенциальные SNP, особенно без референсного генома, вы рискуете обнаружить различия между дублированными последовательностями, а не между особями. Эта проблема особенно остра для недавних аллополиплоидов».
Аллополиплоидные виды — результат гибридизации двух таксонов. Их геномы содержат две очень похожие копии генов — по одной от каждого родителя.
«Проблема возникает, когда наши вычислительные методы случайно выравнивают дублированные участки ДНК в пределах генома, а не ортологичные регионы между растениями», — поясняет Пеппер.
Новая стратегия команды Пеппера решает эту проблему. С помощью платформы Illumina было собрано более 50 миллионов ридов из ДНК, обработанной рестрикционными ферментами, четырех видов Gossypium. Затем эти риды были отфильтрованы для обогащения ортологичными фрагментами ДНК.
«Одно из преимуществ этого подхода в том, что он использует широко распространенное биоинформатическое ПО Stacks (разработанное Джулианом Кэтченом) в качестве "фильтра" для обогащения парами фрагментов, которые, вероятно, являются аллелями одного ортологичного региона, а не паралогами или гомеологами», — объясняет Пеппер.
Новый метод позволяет обнаруживать полиморфизмы между особями, что будет полезно для таких приложений, как маркер-опосредованная селекция, картирование сцепления и QTL, а также изучение генетического разнообразия.
«Общая стратегия для генотипирования путем секвенирования, поиска маркеров и аннотации, представленная в нашем исследовании, будет полезна для работы со многими экономически важными аллотетраплоидными видами (например, капустными культурами), но может быть расширена на любые виды, включая те, у которых пока нет референсного генома», — заключает Пеппер.