Ученые обновили геном сои до золотого стандарта

Соя — одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире. Высококачественный референсный геном облегчит ее функциональный анализ и молекулярную селекцию. Ранее китайские биологи (из Китайской академии наук, Научно-технологического университета Китая, Цзянсуской академии сельскохозяйственных наук и компании Berry Genomics) собрали de novo высококачественный геном китайской сои — Gmax_ZH13 (Shen et al., 2018). Однако из-за технических ограничений большое количество небольших контигов не было привязано к хромосомам.

Недавно ведущая исследовательская группа проекта генома Gmax_ZH13 из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук обновила геном Gmax_ZH13 до референсного генома золотого стандарта Gmax_ZH13_v2.0.

На основе Gmax_ZH13, добавив больше данных секвенирования и обновив конвейер сборки, исследователи получили Gmax_ZH13_v2.0 длиной 1 011 174 350 п.н. Его качество сборки значительно улучшилось:

• Contig N50 увеличился в 6.5 раз (с 3.46 Мб до 22.6 Мб).
• Количество гэпов уменьшилось в 1.8 раза (с 815 до 448), а их общая длина — в 8.8 раза (с 20.49 Мб до 2.33 Мб).
• Количество непривязанных контигов уменьшилось в 17 раз (с 549 до 36), в результате чего доля последовательностей, привязанных к 20 хромосомам, достигла 98%.

Кроме ядерных хромосом, были собраны кольцевые геномы хлоропласта (152 220 п.н.) и митохондрии (513 779 п.н.).

Для повышения точности аннотации генов, помимо данных Iso-seq, использованных ранее, были проведены RNA-seq и smRNA-seq для еще 27 образцов ZH13, собранных из разных тканей на разных стадиях развития. В итоге были аннотированы:

• 55 443 белок-кодирующих гена, содержащих 96 366 мРНК, в ядерном геноме.
• 81 белок-кодирующий ген в геноме хлоропласта.
• 49 белок-кодирующих генов в геноме митохондрии.
• 97% из 1440 однокопийных генов Embryophyta в BUSCO_v3 были полностью собраны, что подтверждает высокое качество аннотации.

Также были аннотированы некодирующие гены: 297 рРНК, 1 112 тРНК, 166 мяРНК, 1 816 мяоРНК и 35 926 транспозонных элементов. Особенно важно, что с помощью данных smRNA-seq были аннотированы 331 ген MIRNA и продуцируемые ими зрелые микроРНК.

Исследователи предоставили детальный профиль экспрессии для всех аннотированных белок-кодирующих генов и микроРНК. Эти данные помогут в фундаментальных исследованиях сои, например, для поиска паттернов экспрессии отдельных генов или выбора тканеспецифичных генов. Кроме того, их можно использовать для изучения взаимосвязи микроРНК и их генов-мишеней, поскольку данные получены из одних и тех же наборов образцов.

«Мы обновили геном Gmax_ZH13 до более полного и непрерывного референсного генома платинового стандарта Gmax_ZH13_v2.0, провели его комплексную аннотацию и предоставили детальную информацию об экспрессии», — заявил профессор Чжиси Тянь, руководитель проекта генома китайской сои Gmax_ZH13. — «Мы уверены, что новый геном значительно облегчит фундаментальные исследования сои и ее молекулярную селекцию».