Het T2T P. ussuriensis-genoom verbetert het begrip van de structuur en functies van het populierengenoom, wat helpt bij evolutionaire studies van populieren. De hoge collineariteit van de vergadering met P. trichocarpa vergemakkelijkt vergelijkende genomica, epigenetisch onderzoek en reproductieve biologiestudies, wat een belangrijke bijdrage aan het veld betekent.

Populieren, bekend om hun relatief korte levenscyclus en brede aanpassingsvermogen, zijn van cruciaal belang geworden in verschillende industrieën en herbebossingsinspanningen vanwege hun veelzijdige toepassingen en baanbrekende boomkenmerken. Ondanks hun betekenis blijft het bereiken van hoogwaardige genoomassemblages in populieren, vooral Populus trichocarpa, een uitdaging vanwege hun hoge heterozygotie en zeer repetitieve sequenties in de genomen.

Recente ontwikkelingen op het gebied van sequencing-technologieën hebben de kwaliteit van de assemblage verbeterd, maar de hoge genomische heterozygotie blijft een barrière vormen. De ontwikkeling van homozygote lijnen biedt een mogelijke oplossing, maar de lange juveniele perioden van houtige planten vormen praktische uitdagingen. Hoewel DH-lijnen zijn gebruikt bij het bepalen van het genoom van gewassen, blijft hun toepassing in bosbomen beperkt.

Het aanpakken van deze kloof en het ontwikkelen van efficiënte methoden voor het induceren van haploïde planten of DH-lijnen in populieren zou een revolutie teweeg kunnen brengen in het genomisch onderzoek in deze tweehuizige bomen, waardoor nauwkeurigere en uitgebreidere genoomassemblages mogelijk worden voor een beter begrip van hun biologie en aanpassingsvermogen aan de omgeving.

Een studie gepubliceerd in Forestry Research onthult een populierengenoom van hoge kwaliteit met geannoteerde centromeren en telomeren, wat moleculaire analyses en vergelijkende genomica mogelijk maakt.

De studie startte haploïde callusinductie van P. ussuriensis helmknoppen, identificeerde haploïde en DH calli via high-throughput screening en voerde resequencing van het hele genoom uit voor SNP-identificatie. De DH15-lijn werd geselecteerd en k-mer-analyse schatte de homozygote oorsprong en genomische grootte ervan. Voor DH15 werd een referentiegenoom zonder gaten geconstrueerd met behulp van PacBio HiFi-metingen en Hi-C-gegevens, met 19 volledig geassembleerde chromosomen, geannoteerde telomeren en centromeren.

Het genoom vertoonde een hoge volledigheid en kwaliteit en overtrof eerdere P. trichocarpa-assemblages. Telomeren vertoonden verschillende lengtes over de chromosomen, terwijl 19 centromeren met verschillende lengtes en structuren werden geïdentificeerd. Vergelijkende analyse onthulde nauwe fylogenetische relaties tussen Populus-soorten. Het DH15-genoom, met 34.953 eiwitcoderende genen, vertoonde een diverse reeks repetitieve elementen. Met name identificeerde genfamilieanalyse specifieke genfamilies verrijkt in fosfaatmetabolische processen. Vergelijking met andere Populus-genomen benadrukte de superieure contiguïteit en volledigheid van DH15, vooral in centromeergebieden, waardoor nieuwe genen en transcripten werden onthuld.

Volgens de senior onderzoeker van de studie, Su Chen, "zal deze verfijnde genoomassemblage zeer behulpzaam zijn bij moleculaire analyses van genfuncties in populieren en vergelijkende genomische studies over verschillende populierensoorten mogelijk maken. Het dient als een solide basis voor toekomstig onderzoek naar de populier. en andere plantengenomen."

Samenvattend heeft deze studie een vrijwel naadloze assemblage bereikt van een zeer aaneengesloten populierengenoom, DH15, waardoor uitgebreide analyses van centromere regio's en genfuncties mogelijk zijn, wat vooruitgang zal opleveren in de genomica van populieren, vergelijkende studies en moleculaire veredelingsstrategieën. Vooruitblikkend zal deze verfijnde genoomassemblage dienen als een cruciale hulpbron voor het begrijpen van de biologie van populieren en het versnellen van praktische toepassingen in de bosbouw en biotechnologie.

Meer informatie: Wenxuan Liu et al, Een bijna ononderbroken, zeer aaneengesloten referentiegenoom voor een verdubbelde haploïde lijn van Populus ussuriensis, waardoor geavanceerde genomische studies mogelijk zijn, Bosbouwonderzoek (2024). DOI:10.48130/forres-0024-0016

Aangeboden door Maximum Academic Press