L’assemblage du génome presque sans lacunes dévoile de nouvelles connaissances et applications

Une équipe de recherche a réussi à assembler un génome télomère à télomère (T2T) presque sans lacunes de Populus ussuriensis, comblant ainsi les lacunes présentes dans le génome de P. trichocarpa. En tirant parti du séquençage à lecture longue, l’équipe a identifié et annoté les régions centromères de tous les chromosomes du génome double haploïde (DH), ce qui constitue une première pour les peupliers. Avec 34 953 gènes codant pour des protéines, ce génome dépasse celui de P. trichocarpa de 465 gènes.

Le génome T2T de P. ussuriensis améliore la compréhension de la structure et des fonctions du génome du peuplier, contribuant ainsi aux études évolutives du peuplier. La haute colinéarité de l’assemblage avec P. trichocarpa facilite la génomique comparative, la recherche épigénétique et les études de biologie de la reproduction, marquant ainsi une contribution significative dans ce domaine.

Les peupliers, réputés pour leur cycle de vie relativement court et leur grande adaptabilité, sont devenus essentiels dans diverses industries et efforts de reboisement en raison de leurs applications polyvalentes et des caractéristiques de leurs arbres pionniers. Malgré leur importance, réaliser des assemblages génomiques de haute qualité chez les peupliers, en particulier Populus trichocarpa, reste un défi en raison de leur forte hétérozygotie et de leurs séquences hautement répétitives dans les génomes.

Les progrès récents dans les technologies de séquençage ont amélioré la qualité de l’assemblage, mais une hétérozygotie génomique élevée persiste comme un obstacle. Le développement de lignées homozygotes offre une solution potentielle, mais les longues périodes juvéniles des plantes ligneuses posent des défis pratiques. Bien que les lignées DH aient été utilisées dans le séquençage du génome des cultures, leur application dans les arbres forestiers reste limitée.

Combler cette lacune et développer des méthodes efficaces pour induire des plantes haploïdes ou des lignées DH chez les peupliers pourraient révolutionner la recherche génomique sur ces arbres dioïques, permettant des assemblages génomiques plus précis et plus complets pour une meilleure compréhension de leur biologie et de leur adaptabilité environnementale.

UN étude Publié dans Recherche forestière révèle un génome de peuplier de haute qualité avec des centromères et des télomères annotés, facilitant les analyses moléculaires et la génomique comparative.

L’étude a initié l’induction de cals haploïdes à partir des anthères de P. ussuriensis, identifié les cals haploïdes et DH via un criblage à haut débit et effectué un reséquençage du génome entier pour l’identification des SNP. La lignée DH15 a été sélectionnée et l’analyse k-mer a estimé son origine homozygote et sa taille génomique. Un génome de référence sans lacunes a été construit pour DH15 à l’aide de lectures PacBio HiFi et de données Hi-C, comprenant 19 chromosomes entièrement assemblés, des télomères annotés et des centromères.

Le génome présentait une exhaustivité et une qualité élevées, surpassant les assemblages précédents de P. trichocarpa. Les télomères présentaient des longueurs distinctes sur les chromosomes, tandis que 19 centromères de longueurs et de structures variables ont été identifiés. L’analyse comparative a révélé des relations phylogénétiques étroites entre les espèces de Populus. Le génome DH15, avec 34 953 gènes codant pour des protéines, présente un large éventail d’éléments répétitifs. Notamment, l’analyse des familles de gènes a identifié des familles de gènes spécifiques enrichies en processus métaboliques du phosphate. La comparaison avec d’autres génomes de Populus a mis en évidence la contiguïté et l’exhaustivité supérieures de DH15, en particulier dans les régions centromères, dévoilant de nouveaux gènes et transcriptions.

Selon Su Chen, chercheur principal de l’étude, « cet assemblage raffiné du génome jouera un rôle déterminant dans les analyses moléculaires des fonctions des gènes des peupliers et permettra des études génomiques comparatives entre différentes espèces de peupliers. Il constitue une base solide pour les recherches futures sur le peuplier. et d’autres génomes végétaux.

En résumé, cette étude a permis d’assembler presque sans interruption un génome de peuplier hautement contigu, DH15, permettant des analyses complètes des régions centromériques et des fonctions des gènes, ce qui stimulera les progrès dans la génomique du peuplier, les études comparatives et les stratégies de sélection moléculaire. À l’avenir, cet assemblage génomique raffiné constituera une ressource cruciale pour comprendre la biologie du peuplier et accélérer les applications pratiques en foresterie et en biotechnologie.