Växtmitokondriella genom (mitogenom) är avgörande för att förstå nukleocytoplasmatiska interaktioner, växtutveckling och förädling av cytoplasmatiska manliga sterila linjer. Men deras fullständiga sammansättning är utmanande på grund av frekventa rekombinationshändelser och horisontella genöverföringar.
Traditionella metoder som använder Illumina, PacBio och Nanopore sekvenseringsdata resulterar ofta i dålig monteringsfullständighet, låg sekvenseringsnoggrannhet och höga kostnader, vilket begränsar deras tillämpbarhet. Baserat på dessa utmaningar finns det ett behov av en mer effektiv och exakt monteringsmetod för att bedriva djupgående forskning om växtmitogenom.
Forskare från Nanjing Forestry University, i samarbete med Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences och Chinese Academy of Agricultural Sciences, har utvecklat en effektiv monteringsverktygssats (PMAT) för de novo montering av växtmitogenom med hjälp av lågtäckande HiFi-sekvenseringsdata.
Studien publicerades i tidskriften Horticulture Research den 26 januari 2024, vilket visar ett betydande steg i genomikforskningen.
PMAT tar itu med begränsningarna hos traditionella metoder för montering av mitokondriella genom genom att använda mycket exakta långlästa HiFi-sekvenseringsdata. Detta möjliggör spännvidden av de flesta upprepningar och generering av kompletta och exakta mitokondriella genomsekvenser.
Verktygslådan innehåller två lägen:"autoMito" och "graphBuild." "autoMito"-läget ger en monteringsprocess i ett steg, medan "graphBuild"-läget tillåter manuellt val av lämpliga frön för montering, vilket säkerställer flexibilitet och användarkontroll.
Forskarna har framgångsrikt sammanställt mitogenomerna av 13 växtarter, inklusive eudicots, monocots och gymnosperms. Till exempel återmonterades Arabidopsis thaliana-mitokondriegenomet till en typisk enkel cirkulär kromosom med en längd på 367 810 baspar, vilket endast visar mindre skillnader från det publicerade referensgenomet.
Dessutom krävde PMAT minimalt med sekvenseringsdata för att uppnå kompletta sammansättningar, vilket gör det till en kostnadseffektiv lösning för storskaliga genomiska studier.
Dr. Zhiqiang Wu, en av de ledande forskarna, kommenterade, "PMAT representerar ett betydande framsteg inom området för växtgenomik. Genom att övervinna utmaningarna med traditionella monteringsmetoder ger PMAT en heltäckande och korrekt bild av växtmitogenom, vilket underlättar djupare insikter i växtutveckling och förädling."
Utvecklingen av PMAT påverkar växtgenomisk forskning och förädling avsevärt. Genom att erbjuda en pålitlig metod för sammansättning av växtmitogenom påskyndar PMAT studier av genomvariation och dess effekter på växtegenskaper. Detta förbättrar avelsinsatserna för att förbättra grödans motståndskraft, avkastning och kvalitet.
Att fånga flera mitokondriella konformationer öppnar dessutom nya forskningsvägar om den evolutionära dynamiken hos växtgenom.
Mer information: Changwei Bi et al, PMAT:en effektiv verktygssats för montering av växtmitogenomer som använder lågtäckande HiFi-sekvenseringsdata, Horticulture Research (2024). DOI:10.1093/hr/uhae023
Journalinformation: Trgårdsbruksforskning
Tillhandahålls av TranSpread
