p Muitas das pesquisas no campo da genômica funcional de plantas até agora têm se baseado em abordagens baseadas em genomas de referência única. Mas por si só, um único genoma de referência não captura toda a variabilidade genética de uma espécie. Um pan-genoma, a união não redundante de todos os conjuntos de genes encontrados em indivíduos de uma espécie, é um recurso valioso para desbloquear a diversidade natural. Contudo, os recursos computacionais necessários para produzir um grande número de conjuntos de genoma de alta qualidade têm sido um fator limitante na criação de pan-genomas de plantas. p Ter pan-genomas de plantas para culturas que são importantes para aplicações de combustível e alimentos permitiria aos criadores aproveitar a diversidade natural para melhorar características como a produção, resistência a doenças, e tolerância de condições marginais de crescimento. Em um artigo publicado em 19 de dezembro, Em 2017 Nature Communications , uma equipe internacional liderada por pesquisadores do Joint Genome Institute (JGI) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), um DOE Office of Science User Facility no Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), mediu o tamanho de um pan-genoma de planta usando Brachypodium distachyon , uma erva selvagem amplamente utilizada como modelo para colheitas de grãos e biomassa. Como um dos Genomas Flagship Plant do JGI, B. distachyon está entre os genomas de referência de plantas mais completos.

p “Há um grande número de genes que não são capturados em um único genoma de referência, "acrescentou o autor sênior do estudo, John Vogel, chefe do grupo Plant Functional Genomics do JGI. "De fato, cerca de metade dos genes no pan-genoma são encontrados em um número variável de linhas. "Trabalhando em direção ao objetivo principal de estimar com precisão o tamanho do pan-genoma de uma planta, Vogel e seus colegas realizaram montagem de novo do genoma inteiro e anotação de 54 linhas geograficamente diversas de B. distachyon , produzindo um pan-genoma contendo quase duas vezes o número de genes encontrados em qualquer linha individual.

p "O genoma de uma espécie é uma coleção de genomas, cada um com seu toque único, "acrescentou o bioinformaticista JGI e primeiro autor do estudo, Sean Gordon." Agora, sabendo que focar em um único genoma de referência leva a estimativas incompletas e tendenciosas de diversidade genética e ignora genes potencialmente importantes para aplicações de melhoramento, deveríamos incorporar melhor as referências múltiplas em estudos futuros da diversidade natural. "

p Além disso, genes encontrados em apenas algumas linhas tendem a contribuir para processos biológicos (por exemplo, resistência a doenças, desenvolvimento) que pode ser benéfico sob algumas condições ambientais, enquanto os genes encontrados em cada linha geralmente sustentam processos celulares essenciais (por exemplo, glicolise, transporte de ferro).

p "Isso significa que os genes variáveis ​​estão sendo preferencialmente retidos se forem benéficos em algumas condições. Esses são exatamente os tipos de genes que os criadores precisam para melhorar as safras." Disse Vogel.

p Além disso, genes encontrados em apenas um subconjunto de linhas exibiram taxas de evolução mais rápidas, está mais perto de elementos transponíveis (pensado para desempenhar um papel fundamental na evolução do pan-genoma), e eram menos prováveis ​​de serem encontrados na mesma localização cromossômica que genes funcionalmente equivalentes em outras gramíneas.

p As montagens de sequência, anotações de genes e informações relacionadas podem ser baixadas do site do projeto BrachyPan:brachypan.jgi.doe.gov. o Brachypodium distachyon o genoma está disponível no JGI Plant Portal Phytozome:phytozome.jgi.doe.gov.