Ein neuer Artikel mit dem Titel „Das vollständige Referenzgenom für die Genetik und Züchtung von Weinreben (Vitis vinifera L.)“ wurde in veröffentlicht Gartenbauforschung.
Dieses lückenlose PN_T2T-Genom (494,87 MB) hat sich im Vergleich zu früheren Versionen deutlich verbessert. Die zusammenhängende N50-Länge von PN_T2T war ~ 250-mal höher als die von 12X.v0 (25,93 MB gegenüber 102 kb), und alle 9429 Lücken in 12X.v0 wurden im PN_T2T-Genom gefüllt. Auch Orientierungsfehler in 12X.v0 wie Inversionen und Translokationen im Vergleich zu PN_T2T wurden korrigiert.
Die Autoren fanden heraus, dass die Telomer-Wiederholungseinheit (TTTAGGG/CCCTAAA) an beiden Enden jedes Chromosoms am häufigsten vorkam. Was die zentromeren Regionen betrifft, stellten die Autoren fest, dass 107-bp-Wiederholungen die am häufigsten vorkommende Einheit im gesamten Genom waren, wobei 182.620,5 (Kopien ≥ 2) Wiederholungen etwa 3,95 % des Genoms ausmachten. Insgesamt wurden 343 Gene in den Zentromeren erfasst, und RNA-Modifikation, Protein-Autophosphorylierung, DNA-Integration, DNA-Rekombination und Photomorphogenese schienen angereichert zu sein, während Begriffe dieser Gene im Zusammenhang mit biologischen Prozessen (BP) untersucht wurden.
Die Autoren fanden insgesamt 377 Gencluster im Referenzgenom der Weinrebe; Diese Duplikationen beinhalten häufig lokale Umlagerungen und können sich zu Megabasen mit Dutzenden bis Hunderten beteiligten Genen ausdehnen. Auf Chromosom 16 (23–27 MB) befanden sich 599 angereicherte Domänengene; Auf Chromosom 18 (25–36 MB) befanden sich 1.237 mit Genen angereicherte Domänen. Darunter sind viele stark angereicherte Domänen Teil der Resistenzdomänen gegen Pflanzenkrankheiten (R-Base-Domänen), und diese R-Gene und Gencluster in Weintrauben stellen eine enorme Chance für die Erforschung pflanzlicher Abwehrmechanismen dar.
Obwohl das PN40024-Genom hochgradig homozygot ist (99,8 %), fanden die Autoren in Kombination mit den Resequenzierungsdaten von PN40024 neun Hotspots heterozygoter SNPs auf Chromosomen. Die Ergebnisse zeigten, dass die am stärksten angereicherten Begriffe Reaktion auf Wassermangel, Proteinphosphorylierung, Zellteilung, Reaktion auf oxidativen Stress und Reaktion auf Salzstress waren, die eng mit wichtigen physiologischen Aktivitäten in Pflanzen verbunden waren.
Insgesamt bestanden die früheren Versionen des Weinreben-Referenzgenoms aus Tausenden von Fragmenten mit fehlenden Zentromeren und Telomeren, was die Zugänglichkeit der Vererbung wichtiger agronomischer Merkmale in diesen Regionen einschränkte. Dieses lückenlose Referenzgenom, das erste T2T-Referenzgenom für Obstbäume für das PN40024-Genom, stellt jedoch wichtige Ressourcen für die Genetik und Züchtung von Weinreben bereit.
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Xiaoya Shi et al., Das vollständige Referenzgenom für die Genetik und Züchtung der Weinrebe (Vitis vinifera L.), Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad061