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Jun 23, 2023

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Nature Plants(2023)이 기사 인용 6589 96개 Altmetric Metrics 세부 정보 액세스 Nicotiana benthamiana는 ~3Gb 동질사수체 게놈을 갖춘 귀중한 모델 식물 및 생명공학 플랫폼입니다. 에게

자연식물(2023)이 기사 인용

6589 액세스

96 알트메트릭

측정항목 세부정보

Nicotiana benthamiana는 ~3Gb 동질사수체 게놈을 갖춘 귀중한 모델 식물 및 생명공학 플랫폼입니다. 유용성과 다양성을 더욱 향상시키기 위해 우리는 어디서나 사용되는 LAB 균주 및 관련 야생 접근인 QLD에 대해 전사체, 후성유전체, 마이크로RNA 및 전이 요소 데이터 세트와 결합된 고품질 염색체 수준 게놈 어셈블리를 생산했습니다. 또한 추가로 2개의 실험실 균주와 4개의 야생 분류에 대한 단일 뉴클레오티드 다형성 맵이 생성되었습니다. 조상 사배체에서 5개의 염색체 손실, 유전자간 영역의 확장, 광범위한 분절 이질다배체, 진행된 이배체화 및 다른 니코티아나 게놈에서는 볼 수 없는 최근 코피아 슈도바이러스(Copia) 이동성의 폭발에 대한 증거에도 불구하고 N. benthamiana의 두 하위 게놈은 Solanaceae에 걸친 신테니 지역. LAB와 QLD는 서로 다른 RNA 간섭 반응을 포함하여 많은 유전적, 대사적, 표현형적 차이를 가지고 있지만, 간섭성이 높고 게놈 편집과 일시적이고 안정적인 변형이 가능합니다. LAB/QLD 조합은 애기장대 유전체학의 초기 개척 시대부터 오늘날까지 활용되는 Columbia-0/Landsberg erlecta 파트너십만큼 유용할 가능성이 있습니다.

~75종으로 구성된 니코티아나 속(genus Nicotiana)은 주로 아메리카 대륙과 호주 고유종입니다1. 대부분의 가지과와 마찬가지로 기본 염색체 수는 12이고 반수체 DNA 함량은 1.37~6.27Gb입니다(참조 2). Suaveolentes 섹션(좋은 냄새가 난다)에는 N. benthamiana가 포함되어 있으며 염색체 수 범위가 15~24인 속(~35종)에서 가장 큰 동질사배체 그룹으로, 동종사배체화 현상에 이어 염색체 손실이 발생하는 것으로 진단됩니다3,4,5(그림 1a) ). 이 구역의 거의 모든 종은 오스트랄라시아가 원산지이며 약 500만~600만년 전(Ma) 플라이오세 전환기 동안 이곳에 정착한 것으로 보입니다. N. benthamiana의 이배체 조상은 Sylvestres 및 Noctiflorae 섹션에 속했을 가능성이 가장 높으며, 가장 가까운 서열의 현존 친척은 N. sylvestris(~2.6Gb) 및 N. glauca(~3.2Gb)6,7,8,9,10입니다. 각각 11.

a, 다른 니코티아나와 비교하여 Suaveolentes 섹션의 제안된 계통발생 및 기원. 각 Suaveolentes 종에 대한 염색체 번호가 표시됩니다. 별표로 표시된 종은 N. benthamiana와 N. tabacum의 추정 부모의 현존하는 친척입니다. b, 호주의 N. benthamiana 분포(체크 무늬 지역). 본 연구에서 보고된 고립된 N. benthamiana 접근의 물리적 위치는 핀으로 표시되고 전통적인 토착 무역 경로는 빨간색 선으로 표시됩니다. c, 24시간 동안 LAB 및 QLD에서 선택된 꽃 휘발성 화합물의 평균 방출 프로필. 진한 파란색, 벤질 알코올. 다른 화합물에 대해서는 확장 데이터 그림 1을 참조하십시오. 데이터는 평균 ± sem(샘플 포인트당 n = 4)으로 표시됩니다. d, LAB 및 QLD에서 AN-유사 MYB의 일시적 발현 후 5일째 안토시아닌 생산; 오른쪽 패널은 LAB 및 QLD 침윤 패치(n = 5)에서 분리된 원형질체를 보여줍니다. 스케일 바, 50μm. e, LAB와 QLD의 꽃과 잎에서 니코틴과 노르니코틴의 축적 비교. CYP82E 데메틸라제(확장 데이터 그림 9)에 의해 매개되는 니코틴의 노르니코틴으로의 생화학적 전환이 오른쪽에 표시되어 있습니다. 데이터는 평균 ± sem(n = 4)으로 표시됩니다. f, LAB 및 QLD의 꽃과 잎에서 HGL-DTG 축적 비교. 개략적인 생화학적 경로가 오른쪽에 표시되어 있습니다. 데이터는 평균 ± sd(n = 4)로 표시됩니다.

N. benthamiana는 바이오의약품 단백질 및 백신 생산을 위한 매우 중요한 식물 플랫폼이며7,12 RNA 간섭(RNAi), 식물-병원체 상호작용, 대사 경로 공학, 기능 유전체학, 합성 생물학 및 유전자 편집13의 근본적인 발견에 중요한 역할을 했습니다. 이 모든 작업은 우리가 LAB라고 부르는 하나의 가입에서 파생된 식물에 의존해 왔으며, 이는 호주 중부의 Granites 금광 근처의 단일 컬렉션에서 시작된 것으로 보입니다7,14,15(그림 1b). 몇 가지 추가 가입이 최근에 설명되었습니다.

95%) as tomato, eggplant, potato and pepper./p> ’. The bioinformatic analyses were performed at the High-Performance Computing (HPC) facility, QUT, and on Flashlite on QRIScloud, Australia./p>

EDTA.pl-genome -species others -step all -u -sensitive 0 -anno 1 -threads 48./p>99.9% for all replicates (three replicates from each LAB and QLD). The cytosine methylation level was calculated using the bismark_methylation_extractor in Bismark (v.0.19.0). The methylation ratio of cytosine was calculated as the number of methylated cytosines divided by the number of reads covering that position./p>0.5 TPM was used for downstream analysis. Values of this combined analysis were used to determine the relative expression of homeologues. The homoeologous pairs were defined as expressed when the sum of the a and b subgenome homeologues was >0.5 TPM. This filtration included duplicate pairs in which only a single homeologue was expressed. To standardize the relative expression of homeologues, the absolute TPM for each gene within the duplicate pair was normalized as follows. A and B represent the genes corresponding to the A and B homeologues in pairs./p>95%) and >50% coverage were identified as integrated T-DNA in the plant genome. For the stable transformation analysis, leaf tissues were collected from 5-week-old N. benthamiana stable transgenic independent lines generated using pFN117 (Cas9) and pUQC-GFP-(218). Genomic DNA was extracted following the cetyltrimethylammonium bromide method. Nested, insertion-specific primers for the right borders (RB1, RB2 and RB3 RB2 and RB3; Table 2) of pFN117 and pUQC-GFP-(218)-A were designed. Arbitrary degenerate primers and the high-throughput thermal asymmetric interlaced polymerase chain reaction (ht-TAIL-PCR) program were as described by Singer and Burke93. Purified PCR products were directly Sanger sequenced using RB3 primer, and the insertion sites were identified through a BLASTn search against the N. benthamiana genome. The number of stable and transient T-DNA insertion sites that intersect gene body, promoter, terminator and TEs were determined using the bedtools Intersect tool (v.2.30.0)92 and the length to the closest gene from the insertion site was calculated using RnaChipIntegrator (v.1.1.0) (https://github.com/fls-bioinformatics-core/RnaChipIntegrator). The z-score test for two population proportions was used to determine the significant difference between 10 kb, 10–20 kb, 20–30 kb and 30–40 kb intervals from all stable, transient transgene insertion sites and randomly selected sites in the N. benthamiana genome./p>

15kbp and surrounding syntenic genes in are shown in orange, purple, yellow and brown. Orthology/homology relationships are indicated by coloured shading. In (B), distances between genes indicated (black text)< 50kbp; (red text) >50kbp. TE annotation tracks for LAB and QLD were prepared using annotation data from the EDTA TE annotation pipeline (see online Methods) and Geneious Prime software (Geneious Prime 2023.0.1; https://www.geneious.com). Only LTR-transposable elements are shown. Yellow blocks represent GYPSY elements and green blocks represent COPIA elements. The size of each block is proportional to the number of base-pairs annotated for that element. Red triangles represent LTR repeat regions that flank either a GYPSY or COPIA element. These elements are likely to be nearly complete and can be considered possible autonomous elements. The rectangular red blocks flank unknown LTR-TE elements. Unknown TEs are elements that are recognized as an LTR element but are not able to be classified as either a COPIA or GYPSY element due to irregularities in internal sequences for that element. These are likely to represent non-autonomous elements. Those elements not flanked by LTR sequences are highly fragmented nonfunctional elements. The blue rectangular boxes highlight the location of the genes annotated in the tracks above and below the TE annotation tracks./p>