KeyGene: Himbeer-Genom entschlüsselt

KeyGene liefert das erste vollständig phasengesteuerte rote Himbeer-Genom.

KeyGene liefert das erste vollständig phasengesteuerte rote Himbeer-Genom. Bild: Keygene.

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KeyGene hat die Zusammensetzung des roten Himbeergenoms in diesem Sommer abgeschlossen und die endgültigen Ergebnisse an das BerryWorld Plus Ltd. Beerenzuchtprogramm geliefert, das seinen Züchtern eine einzigartige und praktische Genomressource bietet. Dieses hochwertige Referenzgenom wurde geliefert, nachdem Berry World Plus im März mit dem Genome Insight Event von KeyGene ausgezeichnet wurde.

Das gestaffelte Himbeergenom zeigt, dass die langjährigen Ergebnisse der Oxford Nanopore-Plattform in Kombination mit KeyGenes Expertise in der Extraktion von Pflanzen-DNA und der erweiterten Datenanalyse neue Wege eröffnen, das Genom jeder Kulturpflanze kostengünstig zu erfassen.

Die hochmolekulare DNA-Extraktion von KeyGene begann mit der Ernte von biologischem Material. Während die Isolierung genomischer DNA von guter Länge und Qualität eine Herausforderung darstellt, hat KeyGene seine Expertise bereits durch die Arbeit an einer Vielzahl von Gemüse- und Feldkulturen bewiesen. Aus der genomischen DNA wurden lange fragment-große Sammlungen erstellt. Die Bibliothek wurde mit der PromethION-Plattform von Oxford nanopore Technologies sequenziert und erzeugte eine >100-fache Abdeckung des Genoms mit einem 62 Kb N50-Leser.

Diese außergewöhnlich langen Haltbarkeit wurden für eine erste de novo-Baugruppe verwendet, die ein 1,2 Mb contig N50 erzeugte, das etwa fünfmal größer ist als ein Anfang dieses Jahres veröffentlichtes Entwurfsgenom. Hi-C-Daten wurden dann in Verbindung mit der Hi-C-Pipeline Proximo™ von der Phase Genomics zur Phase, Ordnung und Orientierung der Kontigs in Gerüsten im Chromosomenmaßstab verwendet. Die Endmontage ergab zwei vollstufige Baugruppen mit je sieben Gerüsten, was der Anzahl der Chromosomen entspricht, die Himbeere hat.

Ein hoher Grad an Kollinearität wurde beobachtet, wenn die beiden phasenverschobenen Baugruppen mit dem veröffentlichten Himbeergenom verglichen wurden, was die strukturelle Korrektheit der endgültigen Baugruppen zeigt. Die Genvollständigkeitsanalyse der Baugruppen mittels BUSCO-Assessment ergab rund 94% des konservierten Gen-Sets.

Ein Referenzgenom im Chromosomenbereich ist ein wichtiger Schritt für die Erforschung des Verständnisses biologischer Prozesse und für Zuchtprogramme. Züchter können damit Eigenschaften wie Farbe oder Geschmack beim Kreuzen von Pflanzen auswählen. Bei heterozygoten Genomen liefert ein phasengesteuertes Genom kritische Informationen über genbasierte Haplotypen. Diese Informationen sind besonders nützlich für rezessive Merkmale. Die Kartierung dieses Genoms wird BerryWorld Plus helfen, qualitativ hochwertige Sorten schneller und effizienter zu entwickeln.

"Pflanzenzüchtung ist ein Zahlenspiel", kommentierte Dr. Guillaume Daverdin, Molekularzüchterin für Himbeeren. "Durch den Einsatz molekularer Werkzeuge und genomischer Erkenntnisse werden wir in der Lage sein, die Anzahl der jährlich zu untersuchenden Pflanzen deutlich zu erhöhen und die Chance zu erhöhen, Pflanzen zu identifizieren, die die ideale Kombination der von uns gesuchten Eigenschaften darstellen. Molekularsiebe werden besonders wichtig sein, wenn es darum geht, schnell zwischen Hundert und Tausenden der am wenigsten vielversprechenden Pflanzen abzuwählen, bevor die restlichen Pflanzen von unserem Zuchtteam untersucht werden." (KeyGene)

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