Новости

May 20, 2023

Признаки отбора и динамика популяций мобильных элементов лимской фасоли

Коммуникационная биология, том 6, номер статьи: 803 (2023) Цитировать эту статью 127 Доступы 3 Подробности об альтметрических метриках Процесс одомашнивания лимской фасоли (Phaseolus lunatus L.) включает в себя два

Биология связи, том 6, Номер статьи: 803 (2023) Цитировать эту статью

127 доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Процесс одомашнивания лимской фасоли (Phaseolus lunatus L.) включает в себя два независимых события: в мезоамериканском и андском генофондах. Это делает лимскую фасоль отличной моделью для понимания конвергентной эволюции. Механизмы адаптации местных сортов Мезоамерики и Анд в значительной степени неизвестны. Гены, связанные с этими адаптациями, могут быть выбраны путем выборочной идентификации в генофондах. Предыдущие генетические анализы лимской фасоли основывались на локусах однонуклеотидного полиморфизма (SNP) и игнорировали мобильные элементы (TE). Здесь мы показываем анализ данных полногеномного секвенирования 61 образца лимской фасоли, чтобы охарактеризовать базу данных геномных вариаций, включая TE и SNP, чтобы связать выборочные проверки с переменными TE и предсказать гены-кандидаты на одомашнивание. Небольшой процент отбираемых генов является общим для всех генофондов, что позволяет предположить, что одомашнивание шло разными генетическими путями в обоих генофондах. Около 75% ТЕ расположены близко к генам, что указывает на их способность влиять на функции генов. Генетическая структура, полученная на основе переменных TE, согласуется со структурой, полученной на основе маркеров SNP, что позволяет предположить, что динамика TE может быть связана с демографической историей дикой и одомашненной лимской фасоли и ее адаптивными процессами, в частности, процессами отбора во время одомашнивания.

Фасоль лимская (Phaseolus lunatus L.) — второй по важности одомашненный вид рода Phaseolus после фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.). Дикие популяции обоих видов распространены от Мексики до Аргентины, демонстрируя широкий спектр экологических адаптаций. По этой причине она считается многообещающей культурой для повышения продовольственной безопасности в прогнозируемых сценариях изменения климата1,2. Были определены четыре диких генофонда P. lunatus: два мезоамериканских (MI и MII) и два андских (AI, AII)3,4. Различные исследования показали, что и обыкновенная фасоль, и лимская фасоль прошли как минимум два независимых процесса одомашнивания5. Одомашненные виды лимской фасоли были в основном отобраны из диких популяций Мезоамерики (МИ) и Анд (АИ) и выращивались по всей Америке с доколумбовых времен, а также в некоторых африканских странах после Колумба. Хотя для понимания этих процессов приручения были предприняты различные исследовательские усилия, генетические факторы адаптации во время приручения остаются в значительной степени неизвестными.

Недавний прогресс в разработке технологий высокопроизводительного секвенирования позволил собрать геном большого количества немодельных видов, увеличив геномную информацию для различных сельскохозяйственных культур6. Недавно Чакон-Санчес и др. обобщили геномные ресурсы, созданные в последние годы в пределах рода Phaseolus, показав их важность для оценки потока генов между генофондами и даже между видами7. Геномные сборки на хромосомном уровне доступны для фасоли обыкновенной8, фасоли тепари (Phaseolus acutifolius A. Gray)9 и фасоли лимской4. Геном лимской фасоли был создан путем секвенирования длинных ридов образца MI (G27455), культивируемого в северной Колумбии. Вторая сборка, построенная из коротких чтений, состоит из 19 316 каркасов и принадлежит к одомашненному сорту Бриджтон10. Для сборки G27455 также были получены данные секвенирования РНК из тканей бобов, листьев и цветков, которые дополняли данные транскриптома, полученные в рамках анализа, оценивающего устойчивость к грибу Trichoderma viride11. Что касается внутривидового генетического разнообразия, данные генотипического секвенирования (GBS) доступны примерно для 500 образцов лимской фасоли, охватывающих основные пулы генетического разнообразия3,4. В недавнем исследовании использовались 15 168 SNP-маркеров из 183 образцов лимской фасоли для оценки генетических последствий интрогрессии и потока генов на генетическую структуру и разнообразие лимской фасоли, с акцентом на регион полуострова Юкатан12. Много знаний можно получить из геномных данных о малоизученных аспектах процесса одомашнивания. Например, у лимской фасоли мы до сих пор не знаем, схожи ли генетические основы синдрома одомашнивания, а именно морфологические и физиологические изменения, которые отличают дикие и одомашненные популяции, между событиями одомашнивания в Мезоамерике и Андах.