Получены новые данные, которые могут быть использованы в селекции тритикале
Сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной биотехнологии провели анализ генов зерновки (зерна) гибрида пшеницы и ржи тритикале и получили новые данные, которые могут быть использованы в селекции тритикале с помощью маркеров и функциональной характеристики.
Формирование зерновки является сложным динамичным биологическим процессом, в течение которого программы транскриптома, протеома и метаболома интенсивно изменяются. Зерновка включает две основные части, зародыш и эндосперм, в которых во время формирования и налива зерновки экспрессируются тысячи генов. (Экспрессия генов — процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в РНК или белок.)
В связи с быстрым изменением и различиями транскриптомных программ между эндоспермом и зародышем, идентификация генов, экспрессирующихся в процессе развития зерновки, представляет собой сложную задачу. Ученые ФГБНУ ВНИИСБ стремились обнаружить новые, ранее не аннотированные гены тритикале (x Triticosecale Wittmack, AABBR), которые экспрессируются на разных стадиях и в разных частях развивающейся зерновки.
Для этого была использована технология Oxford Nanopore для секвенирования ДНК, полученной на средней (15 дней после цветения, dpa) и поздней (20 dpa) стадиях развития зерновки. В результате исследования были идентифицированы 39914 экспрессирующихся генов, включая 7128 (17,6%) ранее не аннотированных генов.
Среди новых генов, 2552, 3195 и 2078 генов были расположены в геномах A, B и R, соответственно. Анализ выявленных генов показал существенные отличия в наборе генов, экспрессирующихся на разных стадиях и в разных частях зерновки. Так, например, авторы показали, что на поздних стадиях развития, в зародышевой части зерновки экспрессируется гены, контролирующие активность мобильных элементов, которые, в свою очередь, интенсивно экспрессируются в эндосперме на ранних стадиях развития.
Все обнаруженные гены были классифицированы на основе белок-кодирующего потенциала. Выявлено 4672 транскриптов длинных некодирующих РНК (lncRNA).
Авторы исследования провели анализ полиморфизма генов lncRNA и убедились, что некоторые из протестированных lncRNA имеют разные аллели в коллекции тритикале, а наиболее дивергентным генотипом была линия C95.
Полученные результаты дают информацию о тысячах новых локусов, экспрессируемых во время развития зерновок, которые могут быть использованы в качестве новых данных для GWAS, селекции тритикале с помощью маркеров и функциональной характеристики.
Данные опубликованы:
Polkhovskaya Ekaterina, Bolotina Anna, Merkulov Pavel, Dudnikov Maxim, Soloviev Alexander, Kirov Ilya Long-Read cDNA Sequencing Revealed Novel Expressed Genes and Dynamic Transcriptome Landscape of Triticale (x Triticosecale Wittmack) Seed at Different Developing Stages //Agronomy. – 2023. – Том: 13. – Выпуск: 2. – Номер: 292. – DOI: 10.3390/agronomy13020292