Avanço na genômica do álamo:a montagem do genoma quase sem lacunas revela novos insights e aplicações
Indução de linhas de calos duplos haplóides (DH). Crédito:Pesquisa Florestal (2024). DOI:10.48130/forres-0024-0016 Uma equipe de pesquisa montou com sucesso um genoma de telômero a telômero (T2T) quase livre de lacunas de Populus ussuriensis, preenchendo lacunas presentes no genoma de P. trichocarpa. Aproveitando o sequenciamento de leitura longa, a equipe identificou e anotou regiões de centrômero em todos os cromossomos do genoma haplóide duplo (DH), proporcionando uma inovação para os choupos. Com 34.953 genes codificadores de proteínas, esse genoma ultrapassa P. trichocarpa em 465 genes.
O genoma T2T P. ussuriensis melhora a compreensão da estrutura e funções do genoma do choupo, auxiliando nos estudos evolutivos do choupo. A alta colinearidade do conjunto com P. trichocarpa facilita a genômica comparativa, a pesquisa epigenética e os estudos de biologia reprodutiva, marcando uma contribuição significativa para o campo.
Os choupos, conhecidos pelo seu ciclo de vida relativamente curto e ampla adaptabilidade, tornaram-se fundamentais em várias indústrias e esforços de reflorestação devido às suas aplicações versáteis e às características pioneiras das árvores. Apesar da sua importância, conseguir montagens genómicas de alta qualidade em choupos, especialmente Populus trichocarpa, continua a ser um desafio devido à sua elevada heterozigosidade e sequências altamente repetitivas nos genomas.
Avanços recentes nas tecnologias de sequenciamento melhoraram a qualidade da montagem, mas a alta heterozigosidade genômica persiste como uma barreira. O desenvolvimento de linhas homozigóticas oferece uma solução potencial, mas os longos períodos juvenis das plantas lenhosas representam desafios práticos. Embora as linhas DH tenham sido utilizadas no sequenciamento do genoma de culturas, sua aplicação em árvores florestais permanece limitada.
Colmatar esta lacuna e desenvolver métodos eficientes para induzir plantas haplóides ou linhas DH em choupos poderia revolucionar a investigação genómica nestas árvores dióicas, permitindo montagens de genoma mais precisas e abrangentes para uma melhor compreensão da sua biologia e adaptabilidade ambiental.
Um estudo publicado na Forestry Research revela um genoma de choupo de alta qualidade com centrômeros e telômeros anotados, facilitando análises moleculares e genômica comparativa.
O estudo iniciou a indução de calos haplóides a partir de anteras de P. ussuriensis, identificou calos haplóides e DH por meio de triagem de alto rendimento e conduziu o ressequenciamento de todo o genoma para identificação de SNP. A linhagem DH15 foi selecionada e a análise k-mer estimou sua origem homozigótica e tamanho genômico. Um genoma de referência livre de lacunas foi construído para DH15 usando leituras PacBio HiFi e dados Hi-C, apresentando 19 cromossomos totalmente montados, telômeros anotados e centrômeros.
O genoma exibiu alta completude e qualidade, superando montagens anteriores de P. trichocarpa. Os telômeros exibiram comprimentos distintos entre os cromossomos, enquanto 19 centrômeros com comprimentos e estruturas variados foram identificados. A análise comparativa revelou relações filogenéticas estreitas entre as espécies de Populus. O genoma DH15, com 34.953 genes codificadores de proteínas, demonstrou uma gama diversificada de elementos repetitivos. Notavelmente, a análise da família genética identificou famílias genéticas específicas enriquecidas em processos metabólicos de fosfato. A comparação com outros genomas de Populus destacou a contiguidade e completude superiores do DH15, particularmente nas regiões do centrômero, revelando novos genes e transcritos.
De acordo com o pesquisador sênior do estudo, Su Chen, "Este conjunto refinado de genoma será altamente instrumental nas análises moleculares das funções genéticas em choupos e permitirá estudos genômicos comparativos entre diferentes espécies de choupos. Ele serve como uma base sólida para pesquisas futuras sobre o choupo. e outros genomas de plantas."
Em resumo, este estudo alcançou uma montagem quase sem intervalos de um genoma de choupo altamente contíguo, DH15, permitindo análises abrangentes de regiões centroméricas e funções genéticas, o que impulsionará avanços na genômica do choupo, estudos comparativos e estratégias de melhoramento molecular. Olhando para o futuro, esta montagem refinada do genoma servirá como um recurso crucial para a compreensão da biologia do choupo e para acelerar as aplicações práticas na silvicultura e na biotecnologia.
