معلومة

من / أين تم تسلسل جينوم المؤيد؟

من / أين تم تسلسل جينوم المؤيد؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد قرأت في العديد من الأماكن التي تم فيها ترتيب تسلسل جينوم المدافع في المكسيك ، لكنني لست متأكدًا من الجامعة أو الأشخاص المعنيين.


يمكنك البحث عن تسلسل الجينوم في موقع المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI).

هنا رابط ل بيرسي امريكانا (أفوكادو) من NCBI. يذكر على الصفحة أن مقدم الجينوم هو جامعة هاينان.


كيف انحرفت محاولة التسلسل الجينومي ldquoBigfoot & rsquos & rdquo عن المسار الصحيح

تعليقات القراء

شارك هذه القصة

عندما نظرنا لأول مرة في تقرير جينوم القدم الكبيرة ، كان مزيجًا غريبًا من الأشياء: الأساليب القياسية وبيانات المظهر المعقولة التي تم طرحها مع الأساليب والبيانات غير العادية التي كان ينبغي أن ترفع أعلام التحذير لأي عالم أحياء. لم نتمكن من معرفة منطق سبب القيام بأشياء معينة أو الأسباب الكامنة وراء بعض الاستنتاجات التي توصل إليها المؤلفون. لذلك ، أمضينا بعض الوقت في العمل مع تسلسل الجينوم المبلغ عنه بأنفسنا وتحدثنا مع المرأة التي ساعدت في وضع التحليل معًا ، الدكتورة ميلبا كيتشوم. في حين أنه لم يجيب على جميع أسئلتنا ، فقد أعطانا صورة أوضح عن كيفية ظهور العمل.

كان أكبر توضيح تم تقديمه هو ما اعتبره الفريق الذي يقف وراء النتائج منطقهم العلمي ، وهو أمر منطقي لكيفية تجاوزهم لإشارات التحذير التي تشير إلى أنهم كانوا خارج المسار الصحيح. لقد قدمت إشارة إلى ما دفعهم لدفع النتائج إلى منشور يعلمون أنه سيسبب لهم الحزن.


تم تسلسل جينوم الأفوكادو

قام العلماء بقيادة المختبر الوطني لعلم الجينوم للتنوع البيولوجي (LANGEBIO) في المكسيك وجامعة تكساس للتكنولوجيا والجامعة في بوفالو بالولايات المتحدة الأمريكية بوضع تسلسل جينوم الأفوكادو. أبلغ العلماء النتائج التي توصلوا إليها في ورقة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS). تسلط الدراسة الضوء على أصول الفاكهة وتضع الأساس لإدخال تحسينات مستقبلية على الزراعة.

كشفت الدراسة أن هاس الأفوكادو الشهير ، والذي يضم الجزء الأكبر من جميع الأفوكادو المزروع والمأكل في جميع أنحاء العالم ، ورث حوالي 61 في المائة من حمضه النووي من أصناف مكسيكية وحوالي 39 في المائة من الأنواع الغواتيمالية. بصرف النظر عن هاس الأفوكادو ، قام العلماء أيضًا بتسلسل الأفوكادو من المكسيك وغواتيمالا وجزر الهند الغربية ، والتي تعد موطنًا لأصناف محلية متميزة وراثيًا من الفاكهة. تشير الصحيفة أيضًا إلى أن الأفوكادو مرت بحدثين قديمين لتعدد الصبغيات. تم حذف العديد من الجينات المكررة في النهاية ، لكن بعضها طور وظائف جديدة ومفيدة.

يوفر البحث مادة مرجعية أساسية للتعرف على وظيفة جينات الأفوكادو الفردية ، ولاستخدام الهندسة الوراثية لزيادة إنتاجية أشجار الأفوكادو ، وتحسين مقاومة الأمراض ، وخلق ثمار ذات أذواق وقوام جديد.

لمزيد من التفاصيل ، اقرأ المقال في الجامعة في مركز أخبار بوفالو.


عشاق Guacamole ، ابتهجوا! تم تسلسل جينوم الأفوكادو

قام العلماء بتسلسل جينوم الأفوكادو ، مما سلط الضوء على الأصول القديمة لهذه الفاكهة الزبدة ووضع الأساس للتحسينات المستقبلية على الزراعة.

فيما يتعلق بالشؤون الحديثة ، كشفت الدراسة لأول مرة أن هاس الأفوكادو الشهير ورث حوالي 61 في المائة من حمضه النووي من الأصناف المكسيكية وحوالي 39 في المائة من الأنواع الغواتيمالية. (تأتي الأفوكادو في أنواع عديدة ، لكن هاس - التي زرعت لأول مرة في عشرينيات القرن الماضي - تضم الجزء الأكبر من الأفوكادو المزروعة في جميع أنحاء العالم).

يوفر البحث أيضًا مادة مرجعية حيوية للتعرف على وظيفة جينات الأفوكادو الفردية ، ولاستخدام الهندسة الوراثية لزيادة إنتاجية أشجار الأفوكادو ، وتحسين مقاومة الأمراض ، وخلق ثمار ذات أذواق وقوام جديد.

الدراسة مهمة للزراعة. بلغت قيمة السوق العالمية المتنامية للأفوكادو حوالي 13 مليار دولار في عام 2017 ، حيث قامت المكسيك ، أكبر منتج ، بتصدير ما قيمته 2.5 مليار دولار من الفاكهة في ذلك العام ، وفقًا لشركة Statista ، وهي مزود لبيانات السوق والمستهلكين. في جميع أنحاء العالم ، تنتشر الأفوكادو على خبز التورتيلا ، وتُهرس للحصول على نكهة توست ، وتُلف في السوشي وتُمزج في مخفوق الحليب (مشروب شائع في أجزاء من جنوب شرق آسيا).

لم يسلسل العلماء تسلسل هاس الأفوكادو فحسب ، بل أيضًا الأفوكادو من المكسيك وغواتيمالا وجزر الهند الغربية ، والتي تعد موطنًا لأصناف الفاكهة الأصلية المتميزة وراثيًا.

قاد المشروع المختبر الوطني لعلم الجينوم للتنوع البيولوجي (LANGEBIO) في المكسيك وجامعة تكساس للتكنولوجيا والجامعة في بوفالو. نُشر البحث في السادس من أغسطس في جريدة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

"يعتبر الأفوكادو محصولًا ذا أهمية هائلة على مستوى العالم ، ولكن بشكل خاص للمكسيك. وعلى الرغم من أن معظم الناس قد تذوقوا هاس فقط أو نوعين آخرين ، إلا أن هناك عددًا كبيرًا من أصناف الأفوكادو الرائعة في مركز التنوع المكسيكي للأنواع ، ولكن القليل منها كان الناس قد جربوها ما لم يسافروا جنوب حدود الولايات المتحدة. هذه الأنواع هي موارد وراثية لمستقبل الأفوكادو. كنا بحاجة إلى تسلسل جينوم الأفوكادو لجعل الأنواع متاحة لجهود التكاثر بمساعدة الجينوم الحديثة "، كما يقول لويس هيريرا إستريلا ، دكتوراه ، أستاذ الرئيس المتميز لعلم الجينوم النباتي في جامعة تكساس للتكنولوجيا ، الذي تصور الدراسة وأكمل الكثير من العمل في LANGEBIO ، حيث كان أستاذًا فخريًا ، قبل انضمامه إلى جامعة تكساس التقنية.

"دراستنا تمهد الطريق لفهم مقاومة الأمراض لجميع الأفوكادو ،" يقول فيكتور ألبرت ، دكتوراه ، أستاذ إمباير للابتكار في العلوم البيولوجية في كلية الآداب والعلوم بجامعة نانيانغ وأستاذ زائر في جامعة نانيانغ التكنولوجية ، سنغافورة (NTU سنغافورة). كان ألبرت قائدًا آخر للدراسة مع Herrera-Estrella. "إذا كان لديك شجرة مثيرة للاهتمام تبدو وكأنها جيدة في مقاومة الفطريات ، فيمكنك الدخول والبحث عن الجينات النشطة بشكل خاص في هذا الأفوكادو. إذا كان بإمكانك تحديد الجينات التي تتحكم في المقاومة ، وإذا كنت تعرف مكان وجودها الجينوم ، يمكنك محاولة تغيير تنظيمها. هناك اهتمام كبير بتطوير جذر مقاوم للأمراض يتم تطعيمه على أصناف النخبة. "

التاريخ العائلي لفاكهة غريبة الأطوار ذات نوى كبيرة

في حين أن الأفوكادو ارتفع إلى الشعبية العالمية في القرن العشرين فقط ، إلا أنه يتمتع بتاريخ طويل كمصدر للرزق في أمريكا الوسطى وأمريكا الجنوبية ، حيث لطالما كان سمة من سمات المأكولات المحلية. منذ مئات السنين ، على سبيل المثال ، هرس الأزتيك الأفوكادو لصنع صلصة تسمى & # 257huacamolli.

قبل ذلك ، في عصور ما قبل التاريخ ، ربما أكلت الحيوانات الضخمة الأفوكادو بكميات كبيرة من الأفوكادو مثل حيوانات الكسلان العملاقة. (يُعتقد أن هذه الحيوانات يمكن أن تساعد في تفريق الأفوكادو عن طريق إخراج البذور من أماكن بعيدة ، كما يقول ألبرت).

الدراسة الجديدة تتماهى مع الزمن. يستخدم علم الجينوم للتحقيق في تاريخ عائلة الأفوكادو ، المعروف للعلماء باسم Persea americana. وقالت هيريرا إستريلا: "ندرس الماضي الجينومي للأفوكادو لتصميم مستقبل هذا المحصول الاستراتيجي للمكسيك". "إن دورة حياة الأفوكادو الطويلة تجعل برامج التربية صعبة ، لذا فإن الأدوات الجينية ستجعل من الممكن إنشاء برامج تربية أسرع وأكثر فاعلية لتحسين هذه الفاكهة الشعبية المتزايدة."

ينتمي الأفوكادو إلى مجموعة صغيرة نسبيًا من النباتات تسمى الماغنوليات ، والتي تباعدت عن الأنواع النباتية المزهرة الأخرى منذ حوالي 150 مليون سنة. يدعم البحث الجديد - ولكن لا يثبت - الفرضية القائلة بأن الماغنوليات ، كمجموعة ، تسبق السلالتين المهيمنتين للنباتات المزهرة على قيد الحياة اليوم ، eudicots و monocots. (إذا كان هذا صحيحًا ، فلن يعني ذلك أن الأفوكادو نفسها أكبر سناً من eudicots و monocots ، ولكن هذا يعني أن الأفوكادو ينتمي إلى سلالة وراثية انفصلت عن النباتات المزهرة الأخرى قبل eudicots و monocots.)

يقول ألبرت: "أحد الأشياء التي فعلناها في الورقة البحثية كانت محاولة حل مشكلة علاقة الأفوكادو بالنباتات المزهرة الرئيسية الأخرى؟ واتضح أن هذا سؤال صعب". "نظرًا لأن الماغنوليات تباعدت عن مجموعات النباتات المزهرة الرئيسية الأخرى بسرعة كبيرة جدًا وفي وقت مبكر جدًا ، في وقت كانت فيه المجموعات الرئيسية الأخرى متباينة أيضًا ، فإن الأمر برمته غامض تمامًا. لقد قدمنا ​​مساهمات في العثور على إجابة عن طريق مقارنة جينوم الأفوكادو بجينوم الأفوكادو جينومات الأنواع النباتية الأخرى ، لكننا لم نتوصل إلى نتيجة قاطعة ".

تم تقدير Magnoliids بواسطة ورقة بحثية عام 2016 لتشمل حوالي 11000 نوع حي معروف على الأرض ، بما في ذلك الأفوكادو والمغنوليا والقرفة. بالمقارنة ، تم إحصاء حوالي 285000 نوع معروف على أنها eudicots و monocots.

الأفوكادو ككيميائي ، وتراث الهجين هاس

لا يعرف العلماء كم عمر الأفوكادو ، والدراسة الجديدة لا تتناول هذا السؤال. لكن البحث يستكشف كيف تغير الأفوكادو - وراثيًا - منذ أن أصبح نوعًا خاصًا به ، متفرعاً من الماغنوليات الأخرى.

تُظهر الورقة أن الأفوكادو قد شهد حدثين قديمين من "تعدد الصبغيات" ، حيث تم نسخ جينوم الكائن الحي بأكمله. تم حذف العديد من الجينات المكررة في النهاية. لكن البعض واصل تطوير وظائف جديدة ومفيدة ، ولا تزال هذه الجينات موجودة في الأفوكادو اليوم. من بينها ، الجينات المشاركة في تنظيم نسخ الحمض النووي ، وهي عملية حاسمة لتنظيم الجينات الأخرى ، ممثلة تمثيلا زائدا.

وجد البحث أيضًا أن الأفوكادو استفاد من فئة ثانية من الجينات المنسوخة - التكرارات الترادفية - لأغراض قد تشمل تصنيع المواد الكيميائية لدرء الهجمات الفطرية. (التكرارات الترادفية هي نتاج أحداث معزولة يتم فيها نسخ الجين عن طريق الخطأ أثناء التكاثر).

يقول ألبرت: "في الأفوكادو ، نرى قصة شائعة: طريقتان لتكرار الجينات تؤديان إلى نتائج وظيفية مختلفة جدًا بمرور الوقت".

"في النباتات ، غالبًا ما تكون الجينات التي يتم الاحتفاظ بها من أحداث تعدد الصبغيات لها علاقة بأمور تنظيمية كبيرة. وغالبًا ما تتعلق الجينات التي يتم الاحتفاظ بها من أحداث الازدواج المحدودة التي تحدث مرة واحدة بمسارات التخليق الحيوي حيث تصنع هذه المواد الكيميائية - النكهات والمواد الكيميائية التي تجذب الحشرات والمواد الكيميائية التي تقاوم الفطريات. النباتات كيميائيون ممتازون ، "يقول هيريرا إستريلا.

بعد معالجة بعض الألغاز القديمة للأفوكادو ، تمضي الدراسة الجديدة أيضًا إلى الأمام في الوقت المناسب لاستكشاف فصل حديث في قصة هذه الفاكهة المحبوبة: كيف قام البشر بتغيير الحمض النووي للأنواع.

نظرًا لأن مزارعي الأفوكادو التجاريين يزرعون عادة الأفوكادو عن طريق تطعيم فروع الأشجار الموجودة على جذور جديدة ، فإن الأفوكادو هاس اليوم هو نفسه وراثيًا مثل أول حبة أفوكادو مزروعة في عشرينيات القرن الماضي. تُزرع هذه الأفوكادو الحديثة على فروع هاس المطعمة على جذور مختلفة تتكيف جيدًا مع مناطق جغرافية معينة.

في حين كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن هاس أفوكادو هجين ، إلا أن تفاصيل منشأه - 61 في المائة مكسيكي و 39 في المائة غواتيمالي - لم تكن معروفة من قبل. تكشف الخريطة الجديدة للعلماء لجينوم هاس الأفوكادو عن قطع ضخمة من الحمض النووي المتجاور من كل نوع أبوي ، مما يعكس الأصل الحديث للصنف.

تقول Herrera-Estrella: "بعد التهجين مباشرة ، تحصل على هذه الكتل العملاقة من الحمض النووي من النباتات الأم". "تتفكك هذه الكتل على مدى أجيال عديدة حيث يكون لديك المزيد من الأحداث الإنجابية التي تتزاحم الكروموسومات. لكننا لا نرى هذا التدافع في هاس الأفوكادو. في الكروموسوم 4 ، يبدو أن ذراعًا كاملاً غواتيمالي ، بينما الآخر مكسيكي. نرى قطعًا كبيرة من الحمض النووي في هاس الأفوكادو تعكس تراثها ".

وقالت هيريرا إستريلا: "نأمل أن تستمر الحكومة المكسيكية في دعم هذه الأنواع من المشاريع الطموحة التي تستخدم أحدث التقنيات لتوفير فهم عميق لعلم الوراثة وعلم الجينوم للنباتات المكسيكية الأصلية".

بالإضافة إلى LANGEBIO و UB و Texas Tech University ، تضمن فريق تسلسل جينوم الأفوكادو علماء من الجامعة السويدية للعلوم الزراعية معهد البيئة & # 237a ، AC Universidad Nacional Aut & # 243noma de M & # 233xico Nanyang Technology University of Ottawa VIB-UGent مركز بيولوجيا النظم النباتية جامعة فلوريدا ، جامعة نيفادا ، رينو كوينزلاند ، تحالف الزراعة والابتكار الغذائي ، جامعة برشلونة USDA-ARS ، محطة أبحاث البستنة شبه الاستوائية ، Universidad Aut & # 243noma Chapingo ، متحف التاريخ الطبيعي في الدنمارك والجامعة & # 233 Paul Sabatier.

تم تمويل البحث من قبل SAGARPA / CONACYT ، ومبادرة أبحاث جامعة المحافظين بولاية تكساس ، ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ، وشركة Horticulture Innovation Australia Ltd. والمكتب الأسترالي للاقتصاد والعلوم الزراعية والموارد.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة على EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


بقلم شارلوت هسو

تاريخ الإصدار: 6 أغسطس 2019

BUFFALO، NY & [مدش] نحن نعرف الآن الحمض النووي من guacamole.

قام العلماء بتسلسل جينوم الأفوكادو ، وسلطوا الضوء على الأصول القديمة لهذه الفاكهة الزبدة ووضع الأساس للتحسينات المستقبلية على الزراعة.

فيما يتعلق بالشؤون الحديثة ، كشفت الدراسة لأول مرة أن هاس الأفوكادو الشهير ورث حوالي 61 في المائة من حمضه النووي من الأصناف المكسيكية وحوالي 39 في المائة من الأنواع الغواتيمالية. (يتوفر الأفوكادو في أنواع عديدة ، ولكن زرعت هاس و [مدش] لأول مرة في عشرينيات القرن الماضي وتشكل [مدش] الجزء الأكبر من الأفوكادو المزروعة في جميع أنحاء العالم.)

يوفر البحث أيضًا مادة مرجعية حيوية للتعرف على وظيفة جينات الأفوكادو الفردية ، ولاستخدام الهندسة الوراثية لزيادة إنتاجية أشجار الأفوكادو ، وتحسين مقاومة الأمراض ، وخلق ثمار ذات أذواق وقوام جديد.

الدراسة مهمة للزراعة. بلغت قيمة السوق العالمية المتنامية للأفوكادو حوالي 13 مليار دولار في عام 2017 ، حيث قامت المكسيك ، أكبر منتج ، بتصدير ما قيمته 2.5 مليار دولار من الفاكهة في ذلك العام ، وفقًا لشركة Statista ، وهي مزود لبيانات السوق والمستهلكين. في جميع أنحاء العالم ، تنتشر الأفوكادو على خبز التورتيلا ، وتُهرس للحصول على نكهة توست ، وتُلف في السوشي وتُمزج في مخفوق الحليب (طبق شائع في أجزاء من جنوب شرق آسيا).

لم يسلسل العلماء تسلسل هاس الأفوكادو فحسب ، بل أيضًا الأفوكادو من المكسيك وغواتيمالا وجزر الهند الغربية ، والتي تعد موطنًا لأصناف الفاكهة الأصلية المتميزة وراثيًا.

قاد المشروع المختبر الوطني لعلم الجينوم للتنوع البيولوجي (LANGEBIO) في المكسيك وجامعة تكساس للتكنولوجيا والجامعة في بوفالو. نُشر البحث في 6 أغسطس في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

& ldquo الأفوكادو محصول ذو أهمية هائلة على مستوى العالم ، ولكن بشكل خاص للمكسيك. على الرغم من أن معظم الناس قد تذوقوا هاس فقط أو نوعين آخرين ، إلا أن هناك عددًا كبيرًا من أنواع الأفوكادو الرائعة في مركز التنوع المكسيكي للأنواع ، لكن قلة من الناس قد جربوها ما لم يسافروا جنوب حدود الولايات المتحدة. هذه الأصناف هي موارد وراثية لمستقبل الأفوكادو. كنا بحاجة إلى تسلسل جينوم الأفوكادو لجعل الأنواع في متناول جهود التكاثر الحديثة بمساعدة الجينوم ، ويقول لويس هيريرا إستريلا ، دكتوراه ، أستاذ الرئيس المتميز لعلم الجينوم النباتي في جامعة تكساس التقنية ، الذي تصور الدراسة وأكمل الكثير من عمل في LANGEBIO ، حيث كان أستاذًا فخريًا ، قبل انضمامه إلى جامعة تكساس التقنية.

& ldquo تمهد دراستنا الطريق لفهم مقاومة الأمراض لجميع الأفوكادو ، ويقول فيكتور ألبرت ، دكتوراه ، أستاذ إمباير للابتكار في العلوم البيولوجية في كلية الفنون والعلوم بجامعة نانيانغ وأستاذ زائر في جامعة نانيانغ التكنولوجية ، سنغافورة (NTU سنغافورة). كان ألبرت قائدًا آخر للدراسة مع Herrera-Estrella. & ldquo إذا كان لديك شجرة مثيرة للاهتمام تبدو وكأنها جيدة في مقاومة الفطريات ، فيمكنك الدخول والبحث عن الجينات النشطة بشكل خاص في هذا الأفوكادو. إذا تمكنت من تحديد الجينات التي تتحكم في المقاومة ، وإذا كنت تعرف مكانها في الجينوم ، فيمكنك محاولة تغيير تنظيمها. هناك اهتمام كبير بتطوير الجذر المقاوم للأمراض والذي يتم تطعيم أصناف النخبة عليه. & rdquo

التاريخ العائلي لفاكهة غريبة الأطوار ذات نوى كبيرة

في حين أن الأفوكادو ارتفع إلى الشعبية العالمية في القرن العشرين فقط ، إلا أنه يتمتع بتاريخ طويل كمصدر للرزق في أمريكا الوسطى وأمريكا الجنوبية ، حيث لطالما كان سمة من سمات المأكولات المحلية. منذ مئات السنين ، على سبيل المثال ، هرس الأزتيك الأفوكادو لصنع صلصة تسمى & # 257huacamolli.

قبل ذلك ، في عصور ما قبل التاريخ ، ربما أكلت الحيوانات الضخمة الأفوكادو بكميات كبيرة من الأفوكادو مثل حيوانات الكسلان العملاقة. (اعتقدت و rsquos أن هذه الحيوانات يمكن أن تساعد في تفريق الأفوكادو عن طريق إخراج البذور في أماكن بعيدة ، كما يقول ألبرت.)

الدراسة الجديدة أقرانها في الماضي. يستخدم علم الجينوم للتحقيق في تاريخ عائلة الأفوكادو ، المعروف للعلماء باسم بيرسي امريكانا. & ldquo ندرس الماضي الجيني للأفوكادو لتصميم مستقبل هذا المحصول الاستراتيجي للمكسيك ، وقال هيريرا إستريلا. & ldquo إن دورة حياة الأفوكادو الطويلة تجعل برامج التربية صعبة ، لذا فإن الأدوات الجينية ستجعل من الممكن إنشاء برامج تربية أسرع وأكثر فاعلية لتحسين هذه الفاكهة التي تحظى بشعبية متزايدة. & rdquo

ينتمي الأفوكادو إلى مجموعة صغيرة نسبيًا من النباتات تسمى الماغنوليات ، والتي تباعدت عن الأنواع النباتية المزهرة الأخرى منذ حوالي 150 مليون سنة. يدعم البحث الجديد & [مدش] ولكنه لا يثبت & [مدش] الفرضية القائلة بأن الماغنوليات ، كمجموعة ، تسبق السلالتين المهيمنتين للنباتات المزهرة على قيد الحياة اليوم ، eudicots و monocots. (إذا كان هذا صحيحًا ، فلن يعني ذلك أن الأفوكادو نفسها أكبر سناً من eudicots و monocots ، ولكن هذا يعني أن الأفوكادو ينتمي إلى سلالة وراثية انفصلت عن النباتات المزهرة الأخرى قبل eudicots و monocots.)

& ldquo من الأشياء التي فعلناها في الورقة محاولة حل مشكلة ما علاقة الأفوكادو بالنباتات المزهرة الرئيسية الأخرى؟ وقد تبين أن هذا سؤال صعب ، ويقول ألبرت. & ldquo نظرًا لانحراف الماغنوليات عن مجموعات النباتات المزهرة الرئيسية الأخرى بسرعة كبيرة وفي وقت مبكر جدًا ، في وقت كانت فيه المجموعات الرئيسية الأخرى متباينة أيضًا ، فإن الأمر برمته غامض تمامًا. لقد قدمنا ​​مساهمات في العثور على إجابة عن طريق مقارنة جينوم الأفوكادو بجينومات الأنواع النباتية الأخرى ، لكننا لم نتوصل إلى نتيجة قاطعة.

تم تقدير Magnoliids بواسطة ورقة بحثية عام 2016 لتشمل حوالي 11000 نوع حي معروف على الأرض ، بما في ذلك الأفوكادو والمغنوليا والقرفة. بالمقارنة ، تم إحصاء حوالي 285000 نوع معروف على أنها eudicots و monocots.

الأفوكادو ككيميائي وتراث الهجين هاس

لا يعرف العلماء عمر الأفوكادو ، والدراسة الجديدة لا تتناول هذا السؤال. لكن البحث يستكشف كيف تغيرت الأفوكادو و [مدش] وراثيًا و [مدش] منذ أن أصبحت نوعًا خاصًا بها ، متفرعة من الماغنوليات الأخرى.

تظهر الورقة أن الأفوكادو قد شهد حدثين قديمين و ldquopolyploidy & rdquo ، حيث تم نسخ الجينوم الكامل للكائن الحي و rsquos. تم حذف العديد من الجينات المكررة في النهاية. لكن البعض واصل تطوير وظائف جديدة ومفيدة ، ولا تزال هذه الجينات موجودة في الأفوكادو اليوم. من بينها ، الجينات المشاركة في تنظيم نسخ الحمض النووي ، وهي عملية حاسمة لتنظيم الجينات الأخرى ، ممثلة تمثيلا زائدا.

وجد البحث أيضًا أن الأفوكادو قد استفاد من فئة ثانية من الجينات المنسوخة و [مدش] التكرارات الترادفية و [مدش] لأغراض قد تشمل تصنيع المواد الكيميائية لدرء الهجمات الفطرية. (التكرارات الترادفية هي نتاج أحداث معزولة يتم فيها نسخ الجين عن طريق الخطأ أثناء التكاثر).

& ldquo في الأفوكادو ، نرى قصة شائعة: طريقتان لتكرار الجينات يؤديان إلى نتائج وظيفية مختلفة جدًا على مدار الوقت ، & rdquo يقول ألبرت.

& ldquo في النباتات ، غالبًا ما تتعلق الجينات المحتجزة من أحداث تعدد الصبغيات بأمور تنظيمية كبيرة. والجينات التي يتم الاحتفاظ بها من أحداث التكرار المحدودة التي تحدث مرة واحدة غالبًا ما يكون لها علاقة بمسارات التخليق الحيوي حيث تقوم بصنع هذه المواد الكيميائية ونكهات مدش ، والمواد الكيميائية التي تجذب الحشرات ، والمواد الكيميائية التي تقاوم الفطريات. النباتات كيميائيون ممتازون ، وتقول هيريرا إستريلا.

بعد معالجة بعض الألغاز القديمة للأفوكادو ، تمضي الدراسة الجديدة أيضًا إلى الأمام في الوقت المناسب لاستكشاف فصل حديث في قصة هذه الفاكهة المحبوبة: كيف غيّر البشر الأنواع والحمض النووي.

نظرًا لأن المزارعين التجاريين يزرعون الأفوكادو عادةً عن طريق تطعيم فروع الأشجار الموجودة على جذور جذرية جديدة ، فإن الأفوكادو اليوم ورسكوس هاس هي نفسها وراثيًا مثل أول حبة أفوكادو مزروعة في عشرينيات القرن الماضي. تُزرع هذه الأفوكادو الحديثة على فروع هاس المطعمة على جذور مختلفة تتكيف جيدًا مع مناطق جغرافية معينة.

بينما كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن هاس أفوكادو هجين ، لم تكن تفاصيل منشأه و [مدش] 61 بالمائة مكسيكي و 39 بالمائة غواتيمالي و [مدش] معروفة من قبل. يكشف العلماء والخريطة الجديدة لجينوم هاس الأفوكادو عن قطع ضخمة من الحمض النووي المتجاور من كل نوع أبوي ، مما يعكس الأصل الحديث للصنف و rsquos.

& ldquo مباشرة بعد التهجين ، تحصل على هذه الكتل العملاقة من الحمض النووي من النباتات الأم ، وتقول هيريرا إستريلا. & ldquo تتفكك هذه الكتل على مدى أجيال عديدة حيث يكون لديك المزيد من الأحداث الإنجابية التي تؤدي إلى تدافع الكروموسومات. لكننا لا نرى هذا التدافع في هاس الأفوكادو. على الكروموسوم 4 ، يبدو أن ذراعًا كاملة هي غواتيمالية ، بينما الأخرى مكسيكية. نرى قطعًا كبيرة من الحمض النووي في هاس الأفوكادو التي تعكس تراثها. & rdquo

& ldquo نأمل أن تستمر الحكومة المكسيكية في دعم هذه الأنواع من المشاريع الطموحة التي تستخدم أحدث التقنيات لتوفير فهم عميق لعلم الوراثة وعلم الجينوم للنباتات المكسيكية الأصلية ، & rdquo هيريرا إستريلا.


المواد والأساليب

النسيج الجيني المرجعي والحمض النووي

تم الحصول على جميع المواد المصدر من شرائح مطعمة من مرجعنا بينوس تايدا التركيب الوراثي 20-1010. تم تشريح النبتة الضخمة المستهدفة أحادية الصيغة الصبغية لدينا من بذور الصنوبر الملقحة بالرياح والتي تم جمعها من شجرة في بستان بذور الغابات في فيرجينيا بالقرب من بروفيدنس فورج ، فيرجينيا. تم الحصول على أنسجة ثنائية الصبغة من الإبر التي تم جمعها من الأشجار في منطقة إدارة الموارد الوراثية في إيرامبرت بالقرب من بروكلين ، ميسيسيبي وغابة هاريسون التجريبية بالقرب من سوسير ، ميسيسيبي. ويرد وصف تفصيلي لإعداد ومراقبة الجودة للحمض النووي من عينات الأنسجة هذه في [9].

التسلسل والتجميع والتحقق

وصف مفصل لتسلسل الجينوم الكامل للبندقية ، والتجميع ، والتحقق من صحة جينومات V1.0 و V1.01 loblolly الصنوبر الواردة في [9].

لمقارنة تلاؤم مجموعة بندقية الجينوم الكاملة V1.01 الخاصة بنا مع مجموعات جينوم الصنوبرية المعاصرة ، تم الحصول على تسلسل السقالة لجينوم التنوب الأبيض [7] والتنوب النرويجي [8] من Genbank.

تم الحصول على تحليل CEGMA لمجموعة الجينات الأساسية [18] التي أجريت على جينومات V1.0 و V1.01 loblolly الصنوبر كما هو موصوف في [9]. وبالمثل ، تم إجراء تحليل التنوب النرويجي بنتائج متوافقة مع تلك المذكورة في [8]. تم الحصول على نتائج تجميع شجرة التنوب البيضاء مباشرة من [7].

لتجميع جينوم الميتوكوندريا ، تم اختيار مجموعة فرعية من تسلسل WGS تتكون من 255 نقطة أساس مقترنة بنهاية MiSeq من أربع مكتبات نهاية مقترنة من Illumina (أحجام إدخال متوسطة: 325 ، 441 ، 565 ، و 637) تم اختيارها لتجميع عضوي مستقل. تم تجميع 28.5 ميغابت في الثانية من التسلسل ، الذي يمثل أقل من 0.3 × تغطية الجينوم النووي ، باستخدام SOAPdenovo2 (K = 127). تمت محاذاة contigs الناتجة باستخدام nucmer إلى قاعدة بيانات تحتوي على البلاستيدات الخضراء الصنوبرية loblolly ، ناقل التسلسل ، 102 BACs ، و 50 ميتوكوندريا نباتية كاملة. تم تحديد Contigs ووصفها على أنها ميتوكوندريا إذا كانت تتماشى حصريًا مع تسلسل الميتوكوندريا الحالي ولديها تغطية عالية (& gt = 8 ×) و G + C٪ (& GT = 44٪). تم دمج contigs بعد ذلك مع مكتبات ربط إضافية ، ومكتبة LPMP_23 mate الزوجية وجميع مكتبات DiTag ، وتم تجميعها مرة ثانية باستخدام SOAPdenovo2. بعد ذلك تم إغلاق الفجوات داخل السقالة باستخدام و GapCloser (v1.12). تم سقالة المتواليات المجمعة بشكل متكرر وتم إغلاق الفجوات حتى لا يمكن إجراء تحسينات على التجميع.

حاشية. ملاحظة

تم شرح الجينوم المجمع بخط أنابيب MAKER-P [19] كما هو موضح في [20]. قبل التنبؤ الجيني ، تم إخفاء التسلسل من خلال عمليات البحث عن التشابه ضد RepBase ومورد عنصر Pine Interspersed (PIER) [32]. بعد التعليق التوضيحي ، تم استخدام خط أنابيب TRIBE-MCL [94] ، لتجميع 399358 تسلسل بروتين من 14 نوعًا في مجموعات تقويمية كما هو موضح في [20].

محتوى الحمض النووي المتكرر

تم إجراء الكشف المتكرر المتقطع على مرحلتين ، قائم على التماثل و من جديد كما هو موضح في [20]. للتعرف على أساس التماثل ، تم تشغيل RepeatMasker 3.3.0 [95] مقابل مكتبة تكرار PIER 2.0 [32] لكل من الجينوم الكامل والإنترونات. تم تنفيذ REPET 2.0 [96] مع خط الأنابيب الموصوف في [32] من أجل من جديد كرر الاكتشاف. تم استخدام أطول 63 سقالة فقط في محاذاة الكل مقابل الكل (حوالي 1٪ من الجينوم). بالإضافة إلى ذلك ، PIER 2.0 ، وقاعدة بيانات تكرار شجرة التنوب ، والنصوص المتاحة للجمهور من بينوس تايدا و بينوس إليوتي تم استخدامها كمدخلات للتعرف الجيني المعروف المتكرر والمضيف.

لتحديد التكرارات الترادفية ، تم تشغيل Tandem Repeat Finder (v4.0.7b) [97] على كل من الجينوم والنسخة كما هو موضح في [20]. ساعد ترشيح التكرارات المتعددة والتداخلات مع التكرارات المتقطعة على تقييم التغطية الترادفية الكلية والترددات النسبية لأقمار صناعية معينة.

توافر البيانات

يمكن الحصول على بيانات التسلسل الأولية من NCBI وفهرستها تحت BioProject PRJNA174450. يتوفر تسلسل بندقية الجينوم الكامل الذي تم الحصول عليه لهذا التجميع من أرشيف قراءة التسلسل (SRA: SRP034079). تسلسل الجينوم V1.0 و V1.01 متوفران في [98]. يتوفر الوصول إلى نماذج الجينات والشروح ومتصفحات الجينوم [99 ، 100] من خلال قاعدة بيانات TreeGenes [93 ، 101].


أساليب

مجموعات البيانات

تم تنزيل بيانات Roadmap ChIP-seq و DNase-seq epigenomic من http://egg2.wustl.edu/roadmap/data/byFileType/signal/consolidated/macs2signal/pval/. تم استخدام أنواع الخلايا فقط التي أجريت خمس تجارب على الأقل ، والمقايسات التي أجريت في خمسة أنواع من الخلايا على الأقل. نتج عن هذه المعايير 1014 مسارًا لـ ChIP-seq لتعديل هيستون تغطي 127 نوعًا من الخلايا و 24 فحصًا. تضمنت الاختبارات 23 تعديلًا للهيستون وحساسية DNase. تم أيضًا تنزيل كبار الشخصيات RNA-seq التي تحتوي على أعداد قراءة طبيعية غير محدودة عبر الجينوم بأكمله لـ 47 نوعًا من الخلايا لغرض التحليلات النهائية ، بدلاً من تضمينها في مهمة الإسناد. تم تنزيل المجموعة الكاملة المكونة من 24 فحصًا تم احتسابها بواسطة ChromImpute من http://egg2.wustl.edu/roadmap/data/byFileType/signal/consolidatedImputed/ ، وتم تنزيل المجموعة الكاملة المكونة من 24 فحصًا من PREDICTD من بوابة ENCODE على https : //www.encodeproject.org/.

كانت قياسات ChIP-seq المحددة التي تم تنزيلها هي - log10ص القيم. تتوافق هذه القياسات مع الأهمية الإحصائية للتخصيب في كل موضع جينومي ، مع قيمة إشارة منخفضة تعني أنه من غير المحتمل أن يكون هناك تخصيب ذي مغزى في هذا الموضع. المسارات التي تقوم بترميز الأهمية الإحصائية ، مثل - log10ص قيمة الإشارة مقارنةً بمسار التحكم ، عادةً ما يكون لها نسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى من استخدام التخصيب المطوي. علاوة على ذلك ، لتقليل تأثير القيم المتطرفة ، نستخدم إشارة تحويل arcsinh

لكل من تدريب نموذج الأفوكادو وجميع التقييمات المقدمة هنا. تستخدم النماذج الأخرى ، مثل PREDICTD [5] و Segway [41] ، هذا التحويل أيضًا ، لأنه يزيد من حدة تأثير شكل الإشارة مع تقليل تأثير القيم الكبيرة.

تم تعريف أجسام الجينات على أنها عناصر جينية GENCODE v19 (https://www.gencodegenes.org/releases/19.html) من الكروموسومات من 1 إلى 22 التي تحتوي على أحد نسخها المشروحة على أنها النسخة الأولية لهذا الجين. نتج عن ذلك 16724 جثة جينية.

تم تحديد مناطق المروج في موقع بدء النسخ لكل عنصر من عناصر الجين GENCODE v19 التي تم تحديد أجسام الجينات لها ، وهو ما يمثل حبلا للجين. لغرض قياس MSEProm ومهمة التنبؤ بالتعبير الجيني ، تم تحديد مدى المروج على أنه 2 كيلو بايت في المنبع من موقع بدء النسخ. لغرض تصور المروجين والمعززات ، تم تعريف المروجين على أنه ± 250 نقطة أساس من موقع بدء النسخ.

تم تعريف عناصر المُحسِّن باستخدام مجموعتين من المُحسِّنات التي حددها اتحاد FANTOM5. لغرض قياس MSEEnh ، تم استخدام مجموعة المعززات "المسموح بها" ، من أجل الحصول على رؤية أوسع لنشاط المعزز المحتمل. لغرض تصور المحفزات والمعززات ، تم تحديد المعززات باستخدام ± 250 نقطة أساس من منتصف كل معزز في مجموعة المحسنات "القوية". كلتا مجموعتي المُحسِنات متاحة على http://slidebase.binf.ku.dk/human_enhancers/presets.

تم الحصول على تفاعلات المروج-المُحسِّن من مستودع GitHub العام لـ [8] ، والمتوفر على https://github.com/shwhalen/targetfinder/tree/master/paper/targetfinder/combined/output-epw. تتضمن مجموعة البيانات هذه تفاعلات مُحسِّن مُحسِّن على النحو المحدد بواسطة تفاعلات ChIA-PET لأربعة خطوط خلوية - GM12878 و HeLa-S3 و IMR90 و K562. لتصحيح التحيز الذي تم تحديده مؤخرًا في هذا المعيار المحدد [30] ، تمت معالجة مجموعة البيانات بشكل أكبر كما هو موضح في الملف الإضافي 6.

تم تنزيل بيانات توقيت النسخ المتماثل من http://www.replicationdomain.org. تقوم المسارات الناتجة بترميز توقيت المراحل المبكرة والمتأخرة كقيم مستمرة ، والتي يتم ترميزها لاحقًا باستخدام عتبة 0.

تم الحصول على درجات FIRE من المواد التكميلية [9] لخطوط الخلايا السبعة TRO و H1 و NPC و GM12878 و MES و IMR90 و MSC. تتكون هذه القياسات من مؤشرات ثنائية بدقة 40 كيلو بايت ، مما ينتج عنه 72،036 موقعًا لكل نوع خلية.

طوبولوجيا الشبكة

الأفوكادو هو نموذج عامل توتر عميق ، أي نموذج عامل موتر يستخدم شبكة عصبية بدلاً من منتج قياسي لدمج العوامل في التنبؤ. يتكون مكون عامل التوتر من خمس مصفوفات من العوامل الكامنة ، والمعروفة أيضًا باسم مصفوفات التضمين ، والتي تشفر نوع الخلية ، والمقايسة ، وجينوم 25-بي بي ، وجينوم 250-بي بي ، وعوامل جينوم 5 كيلو بايت. تمثل هذه المصفوفات كل عنصر كمجموعة من العوامل الكامنة ، مع 32 عاملاً لكل نوع خلية ، و 256 عاملاً لكل اختبار ، و 25 عاملاً لكل موقع جينومي 25-بي بي ، و 40 عاملاً لكل موقع جينومي 250-بي بي ، و 45 عاملاً لكل 5 كيلو بايت من الجينوم. موقع. من أجل تنبؤ محدد ، يتم ربط العوامل المقابلة لنوع الخلية والمقايسة والموضع الجيني معًا وتغذيتها في شبكة عصبية بسيطة للتغذية الأمامية. تحتوي هذه الشبكة على طبقتين مخفيتين متوسطتين كثيفتين تحتوي كل منهما على 2048 خلية عصبية قبل ناتج الانحدار ، ليصبح المجموع ثلاث مصفوفات للوزن يجب تعلمها. تستخدم الشبكة وظيفة تنشيط ReLU ، ReLU (x) = ماكس (0 ،x), on the hidden layers and no activation function on the prediction. The training process jointly optimizes the latent factors in the tensor factorization model and the neural network, rather than switching between optimizing each.

The model was implemented using Keras [46] with the Theano backend [47], and experiments were run using Tesla K40c and GTX 1080 GPUs. For further background on neural network models, we recommend the comprehensive review by J. Schmidhuber [48].

Inputs and outputs

Avocado takes as input the indices corresponding to a genomic position, assay, and cell type, and outputs an imputed data value. The indices for each dimension are a set of sequential values that uniquely represent each of the possibilities for that dimension, e.g., a specific cell type, assay, or genomic position. Any data value in the Roadmap compendium can thus be uniquely represented by a triplet of indices, specifying the cell type, index, and assay.

Training

Avocado is trained using standard neural network optimization techniques. The model was fit using the ADAM optimizer due to its widespread adoption and success across several fields [49]. Avocado’s loss function is the global mean squared error (MSE). Most training hyperparameters are set to their default values in the Keras toolkit. For the ADAM optimizer, this corresponds to an initial learning rate of 0.01, beta1 of 0.9, beta2 of 0.999, epsilon of 10 −8 , and a decay factor of 1–10 −8 . The embedding matrices are initialized with random uniform weights in the range [− 0.5,0.5]. Dense layers are initialized using the “glorot uniform” setting [50]. Using these settings, our experiments show that performance, as measured by MSE, was similar across different model initializations.

Avocado does not fit a single model to the full genome because the genome latent factors could not fit in memory. Instead, training is performed in two steps. First, the model is trained on the selected training tracks but with the genomic positions restricted to those in the ENCODE Pilot Regions [51]. Second, the weights of the cell type factors, assay factors, and neural network parameters are frozen, and the genome factors are trained for each chromosome individually. This training strategy allows the model to fit in memory while also ensuring consistent parameters for the non-genomic aspects of the model across chromosomes, and for the latent factors learned on the genomic axis to be comparable across cell types. Both of the stages involve the same set of training experiments. During cross-validation, this procedure is repeated separatedly for each fold. We did not find that this procedure was sensitive to using other equally sized regions for the initial training step (Additional file 7).

The two steps of training have the same initial hyperparameters for the ADAM optimizer but are run for different numbers of epochs. Each epoch corresponds to a single pass through the genomic axis such that each 25-bp position is seen exactly once, with cell type and assays chosen randomly for each position. This definition of “epoch” ensures that the entire genome is seen the same number of times during training. Training is carried out for 800 epochs on the ENCODE Pilot regions and 200 epochs on each chromosome. No early stopping criterion is set, because models converge in terms of validation set performance for all chromosomes in fewer than 200 epochs but do not show evidence of over-fitting if given extra time to train.

Evaluation of variable genomic loci

For each assay, we evaluated the performance of Avocado, PREDICTD, and ChromImpute, at genomic positions segregated by the number of cell types in which that genomic locus was called a peak by MACS2. We first calculated the number of cell types that each genomic locus was called a peak by summing together MACS2 narrow peak calls across chromosome 20 and discarded those positions that were never a peak. This resulted in a vector where each genomic locus was represented by the number of cell types in which it was a peak, ranging between 1 and the number of cell types in which that assay was performed. For each value in that range, we calculated the MSE, the recall, and the precision, for each technique. Because precision and recall require binarized inputs, the predictions for each approach were binarized using a threshold on the -log10 ص value of 2, corresponding to the same threshold that Ernst and Kellis used to binarize signals as input for ChromHMM.

Supervised machine learning model training

We performed three tasks that involved training a gradient boosted decision tree model to predict some genomic phenomenon across cell types. In each task, we used a 20-fold cross-validation procedure, where the data from a single cell type is split into 20 folds, 19 are used for training and 1 is used for model evaluation. This procedure was performed for each cell type, feature set, and task. These models were trained using XGBoost [52] with a maximum of 5000 estimators, a maximum depth of 6, and an early stopping criterion that stopped training if performance on a held out validation set, one of the 19 folds used for training, did not improve after 20 epochs. No other regularization was used, and the remaining hyperparameters were kept at their default values.

For the task of predicting promoter-enhancer interactions, we used logistic regression as an additional safeguard against the bias issue described in Additional file 6. Rather than performing 20-fold cross-validation, we performed 5-fold cross-validation 20 times, shuffling the data set after each cross-validation. We adopted this approach due to the small number of positive samples in each cell type, such that there would be fewer than 10 positive samples in each fold of a 20-fold cross-validation. Additionally, we tuned the regularization strength in the default manner for scikit-learn, which considers 10 regularization strengths evenly spaced logarithmically between 10 −4 and 10 4 and choosing the strength that performs best on an internal 3-fold cross-validation on the training set.

We evaluate each model in each task according to the average precision (AP) on the test set, which summarizes a precision-recall curve in a single score. The score is calculated as

where Recallن and Precisionن are the recall and the precision at the نth calculated threshold, with one threshold for each data point.


Diagnostic Genomics and Clinical Bioinformatics

A. Haworth , . N. Lench , in Medical and Health Genomics , 2016

Whole Genome Sequencing

Whole genome sequencing (WGS) offers the ability to interrogate the entire DNA sequence of the genome without the need to use selective capture techniques to isolate specific regions of DNA. Conceptually, this approach is very appealing and will enable the identification of additional classes of mutation that are refractory to detection by exome sequencing. These include the identification of large structural rearrangements, balanced translocations, uniparental isodisomy, and mosaicism. WGS also offers the opportunity to interrogate noncoding regions of DNA and identify functionally important sequence variants that influence gene expression. Removing the need to capture sequences removes selection bias so that coverage across sequences is more uniform. The main obstacles to the uptake of WGS include cost and dealing with the enormous amount of data produced. Moving, analyzing, interpreting, and storing large amounts of genetic data have significant resource and cost implications, many of which are currently beyond the majority of routine diagnostic laboratories. As the cost of sequencing continues to decrease and experience is gained in data analysis and interpretation, we can anticipate that WGS will be the method of choice for the clinical diagnosis of rare genetic disorders.


Applications of Genome Sequencing

Here are some of the applications of genome sequencing.

1. Diagnostics and Medicine

DNA sequencing has elaborate applications in screening the risk of genetic diseases, gene therapy-based treatments, genetic engineering, and gene manipulation.

2. Evolutionary biology

The ability to sequence the whole genome of many related organisms has allowed large-scale comparative genomics, phylogenetic and evolutionary studies.

3. Forensic Science

DNA sequencing has widespread applications in DNA profiling, forensic sampling and identification, and paternity testing.

4. Metagenomics

Shotgun sequencing of complex communities of microorganisms, metagenome sequencing of environmental or human microbiomes, and environmental profiling.

5. Agriculture

Sequencing of microorganisms to engineer resistant genes in crops. Mapping and whole-genome sequencing of food plants to increase productivity and nutritional contents as well as environmental tolerance.

6. Molecular Biology

Study of genotypes, genes, and proteins gene-based studies of cancers construction of endonuclease maps detection of mutations construction of molecular evolution map, and transcriptome profiling.


Scientists Sequence Genome of Deep-Sea Snailfish

A team of researchers in China has sequenced and assembled the high-quality reference genome for the Yap hadal snailfish, which was captured at a depth of 7,000 m in the Yap Trench in the western Pacific Ocean.

The Yap hadal snailfish. Image credit: Mu وآخرون., doi: 10.1371/journal.pgen.100953.

Hadal environments (depths below 6,000 m) are characterized by extremely high hydrostatic pressures, low temperatures, a scarce food supply, and little light.

Fish are the only vertebrates inhabiting the hadal zone, and hadal snailfishes have been found in at least five geographically separated marine trenches.

However, the genetic mechanisms that allow vertebrates to live in such extreme conditions are not well understood.

To understand how hadal snailfishes have adapted to life in the deep sea, Dr. Xinhua Chen of the Fujian Agriculture and Forestry University and colleagues sequenced the whole genome of a snailfish from the Yap Trench.

The analysis of the genome revealed multiple adaptations for living in a cold, dark, high-pressure environment.

The scientists also found that the Yap hadal snailfish carries extra genes for DNA repair, which may help keep its genome intact under high pressures.

The fish also has five copies of a gene for an enzyme that takes a compound produced by bacteria in its gut and transforms it into one that stabilizes the structure of proteins under high hydrostatic pressure.

It has also lost certain genes involved in vision, taste and smell, which are likely unnecessary in its dark, food-limited environment.

“Many genes associated with DNA repair show evidence of positive selection and have expanded copy numbers in the genome of the Yap hadal snailfish, which potentially reflect the difficulty of maintaining DNA integrity under high hydrostatic pressure,” Dr. Chen said.

“The five copies of the trimethylamine N-oxide (TMAO)-generating enzyme flavin-containing monooxygenase-3 gene (fmo3) and the abundance of trimethylamine (TMA)-generating bacteria in the gut of the Yap hadal snailfish could provide enough TMAO to improve protein stability under hadal conditions.”

“Our results provide new insights into the molecular mechanisms underlying the adaptation of hadal organisms to the deep-sea environment and valuable genomic resources that will help further clarify hadal adaptations,” the authors concluded.

The findings were published in the journal PLoS Genetics.

Y. Mu وآخرون. 2021. Whole genome sequencing of a snailfish from the Yap Trench (


شاهد الفيديو: ILSI NA: IAFP 2015: Whole genome sequencing for surveillance of the food supply. (أغسطس 2022).