Hasta la fecha, gran parte de la investigación en el campo de la genómica funcional de las plantas se ha basado en enfoques basados en genomas de referencia única. Pero, por sí solo, un genoma de referencia único no captura la variabilidad genética completa de una especie. Un pangenoma, elLa unión no redundante de todos los conjuntos de genes que se encuentran en los individuos de una especie es un recurso valioso para desbloquear la diversidad natural. Sin embargo, los recursos computacionales necesarios para producir una gran cantidad de conjuntos genómicos de alta calidad han sido un factor limitante en la creación de plantas.pangenomas.
Tener pangenomas de plantas para cultivos que son importantes para las aplicaciones de combustible y alimentos permitiría a los mejoradores aprovechar la diversidad natural para mejorar rasgos como el rendimiento, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a las condiciones marginales de crecimiento. En un artículo publicado el 19 de diciembre de 2017 en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo internacional dirigido por investigadores del Instituto Conjunto del Genoma JGI del Departamento de Energía de los EE. UU. DOE, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Laboratorio Berkeley, midió el tamaño de una planta de pan-usando el genoma Brachypodium distachyon , una hierba silvestre ampliamente utilizada como modelo para cultivos de grano y biomasa. Como uno de los genomas insignia de plantas de JGI, B. Distachyon se ubica entre los genomas de referencia de plantas más completos.
"Hay una gran cantidad de genes que no se capturan en un solo genoma de referencia", agregó el autor principal del estudio John Vogel, jefe del grupo de Genómica Funcional de Plantas de JGI. "De hecho, aproximadamente la mitad de los genes en el pangenomase encuentran en un número variable de líneas ". Trabajando hacia el objetivo principal de estimar con precisión el tamaño de un pangenoma de planta, Vogel y sus colegas realizaron un ensamblaje de genoma completo y anotaciones de 54 líneas geográficamente diversas de B. Distachyon , produciendo un pangenoma que contiene casi el doble del número de genes encontrados en cualquier línea individual.
"El genoma de una especie es una colección de genomas, cada uno con su propio giro único", agregó el bioinformático de JGI y primer autor del estudio Sean Gordon. "Ahora sabiendo que centrarse en un genoma de referencia único conduce a estimaciones incompletas y sesgadas de genéticadiversidad e ignora genes potencialmente importantes para aplicaciones de mejoramiento genético, deberíamos incorporar mejor múltiples referencias en futuros estudios de diversidad natural ".
Además, los genes que se encuentran solo en algunas líneas tienden a contribuir a procesos biológicos p. Ej., Resistencia a enfermedades, desarrollo que pueden ser beneficiosos en algunas condiciones ambientales, mientras que los genes que se encuentran en cada línea generalmente sustentan procesos celulares esenciales p. Ej., Glucólisis, hierrotransporte.
"Esto significa que los genes variables se retienen preferentemente si son beneficiosos en algunas condiciones. Estos son exactamente los tipos de genes que los mejoradores necesitan para mejorar los cultivos", dijo Vogel.
Además, los genes que se encuentran solo en un subconjunto de líneas muestran tasas de evolución más rápidas, se acercan más a los elementos transponibles se cree que juegan un papel clave en la evolución pangenómica y es menos probable que se encuentren en la misma ubicación cromosómicacomo genes funcionalmente equivalentes en otras hierbas.
Los ensambles de secuencia, las anotaciones genéticas y la información relacionada se pueden descargar del sitio web del proyecto BrachyPan: brachypan.jgi.doe.gov. The Brachypodium distachyon el genoma está disponible en el JGI Plant Portal Phytozome: phytozome.jgi.doe.gov.
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Materiales proporcionado por DOE / Instituto Conjunto del Genoma . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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