Wetenschap
PMAT:Onderzoekers ontwikkelen een nieuw hulpmiddel voor de efficiënte assemblage van mitochondriale genomen van planten
Mitochondriale genomen van planten (mitogenomen) zijn cruciaal voor het begrijpen van nucleocytoplasmatische interacties, plantenevolutie en het fokken van cytoplasmatische mannelijke steriele lijnen. De volledige assemblage ervan is echter een uitdaging vanwege frequente recombinatiegebeurtenissen en horizontale genoverdrachten.
Traditionele methoden die gebruik maken van Illumina-, PacBio- en Nanopore-sequencinggegevens resulteren vaak in een slechte volledigheid van de assemblage, een lage sequencing-nauwkeurigheid en hoge kosten, waardoor de toepasbaarheid ervan wordt beperkt. Op basis van deze uitdagingen is er behoefte aan een efficiëntere en nauwkeurigere assemblagemethode om diepgaand onderzoek te doen naar mitogenomen van planten.
Onderzoekers van de Nanjing Forestry University hebben, in samenwerking met de Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences en de Chinese Academy of Agricultural Sciences, een efficiënte assemblagetoolkit (PMAT) ontwikkeld voor de novo assemblage van plantmitogenomen met behulp van HiFi-sequencinggegevens met lage dekking.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Horticulture Research op 26 januari 2024, wat een aanzienlijke sprong voorwaarts in het genomicsonderzoek laat zien.
PMAT pakt de beperkingen aan van traditionele mitochondriale genoomassemblagemethoden door gebruik te maken van zeer nauwkeurige langgelezen HiFi-sequencinggegevens. Dit maakt het overspannen van de meeste herhalingen mogelijk en het genereren van volledige en nauwkeurige mitochondriale genoomsequenties.
De toolkit bevat twee modi:"autoMito" en "graphBuild." De "autoMito"-modus biedt een assemblageproces in één stap, terwijl de "graphBuild"-modus handmatige selectie van geschikte zaden voor assemblage mogelijk maakt, waardoor flexibiliteit en gebruikerscontrole wordt gegarandeerd.
De onderzoekers hebben met succes de mitogenomen van 13 plantensoorten verzameld, waaronder eudicots, monocots en gymnospermen. Het mitochondriale genoom van Arabidopsis thaliana werd bijvoorbeeld opnieuw samengesteld tot een typisch enkelvoudig circulair chromosoom met een lengte van 367.810 basenparen, wat slechts kleine verschillen vertoont met het gepubliceerde referentiegenoom.
Bovendien had PMAT minimale sequentiegegevens nodig om volledige assemblages te realiseren, waardoor het een kosteneffectieve oplossing werd voor grootschalige genomische studies.
Dr. Zhiqiang Wu, een van de toonaangevende onderzoekers, merkte op:"PMAT vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van plantengenomica. Door de uitdagingen van traditionele assemblagemethoden te overwinnen, biedt PMAT een alomvattend en accuraat beeld van plantmitogenomen, waardoor diepere inzichten in de plantgenomica mogelijk worden gemaakt. plantenevolutie en -veredeling."
De ontwikkeling van PMAT heeft een aanzienlijke impact op het genomisch onderzoek en de veredeling van planten. Door een betrouwbare methode aan te bieden voor het assembleren van plantmitogenomen, versnelt PMAT onderzoek naar genoomvariatie en de effecten ervan op planteigenschappen. Dit verbetert de veredelingsinspanningen om de veerkracht, opbrengst en kwaliteit van gewassen te verbeteren.
Bovendien opent het vastleggen van meerdere mitochondriale conformaties nieuwe onderzoeksmogelijkheden naar de evolutionaire dynamiek van plantengenomen.