多倍体是自然界中广泛的细胞特征,并且在生物体生长中起着至关重要的作用。真核生物实际上有两组完整的同源染色体集,一种真核细胞通常会复制其染色体,以在S期间产生两个相等的基因组相等的二倍体组,这将均匀分裂并产生两个相同的二倍体子细胞。相比之下,具有两套完整的同色染色体的细胞被认为是多倍体的。可以在具有单个多倍体核的细胞中观察到这一点,也可以在具有二倍体甚至多倍体核的多核细胞中观察到。在植物中,多倍体可能会影响其适应性,这有助于它们适应不断变化的环境,并提供新的遗传伴侣来诱导遗传变异,从而导致更高的多样性或新颖的基因功能(Leitch和Leitch,Leitch,2008)。多倍体在昆虫和脊椎动物中也很常见(Bogart,1979)。在某些类型的哺乳动物细胞中,例如乳腺细胞(Rios等,2016),腹膜下(SPG)细胞(Unnavaithaya and Orr-Weaver,2012),心肌细胞和肝细胞(Anatskaya和Vinogradov,Anatskaya and Vinogradov,2007),Skinetsincytimody)(ZANET)(ZANET)。滋养细胞巨细胞(Sher等人,2013年),从二倍体到多倍体的跨性别在产后发育过程中似乎对于cellular功能至关重要(Senyo等人,
摘要 KNOX 和 BELL 转录因子调控植物二倍体发育的不同步骤。在绿藻莱茵衣藻中,KNOX 和 BELL 蛋白由相反交配类型的配子遗传,并在合子中异二聚化以激活二倍体发育。相反,在小立碗藓和拟南芥等陆生植物中,KNOX 和 BELL 蛋白在二倍体发育后期的孢子体和孢子形成、分生组织维持和器官发生中发挥作用。然而,目前尚不清楚 KNOX 和 BELL 的对比功能是否是在藻类和陆生植物中独立获得的。本文表明,在基础陆生植物物种多形地钱中,配子表达的 KNOX 和 BELL 是启动合子发育所必需的,它通过促进核融合来启动,其方式与莱茵衣藻中的方式惊人地相似。我们的结果表明,合子激活是 KNOX/BELL 转录因子的祖先作用,随着陆生植物的进化,其转向分生组织维持。
全基因组重复是一种常见的宏观刺激,对基因表达,细胞功能和全生物体表型产生了广泛影响。因此,已经提出多倍体具有“通用”基因型,在压力条件下,其性能优于其二倍体祖细胞。在这里,我们在原子性污染物提出的应力背景下检验了这一假设。具体而言,我们测试了大多数无性无性繁殖大鸭(Spirodela polyrhiza)在有利的控制环境和5种城市污染物(铁,盐,盐,曼甘酯,铜和铝制)上的多种新二倍体遗传谱系。通过量化多代人的无性再现鸭质的人口增长率,我们发现,在大多数污染物中,但不是全部,多倍体降低了主动生长繁殖的增长率,但增加了繁殖物的繁殖体。然而,在考虑总繁殖体产生时,多倍体增加了对大多数污染物的耐受性,并且多倍体比二倍体更好地维持跨污染物的种群水平适应性。此外,污染物之间生长速率的宽势遗传相关性在新多倍体中都是阳性的,但对于二倍体而言并非如此。我们的结果提供了一种罕见的测试和支持,即多倍体对压力条件的耐受性更大,并且可以比跨杂种应力更好地保持适应性。这些结果可能有助于预测多倍体可能会在压力的环境中持续存在,例如由城市化和其他人类活动引起的。
酵母基因组删除项目 (SGDP) 使用五株源自酿酒酵母 S288C 的 Dharmacon 酵母敲除 YKO 亲本菌株,生成了一套几乎完整的酵母开放阅读框 (ORF) 敲除。1 使用基于 PCR 的策略将每个 ORF 替换为 KanMX 盒,该盒包含每个删除的独特标签“条形码”。生成了四个不同的突变体集合:交配类型 MATa 和 MATalpha 的单倍体、非必需基因的纯合二倍体和包含必需和非必需 ORF 的杂合二倍体。存储:
由于长期阅读的DNA测序技术,可以进行复杂基因组的从头基因组组件。但是,基于长阅读的组件质量最大化是一项具有挑战性的任务,需要开发专门的数据分析技术。我们提出了用于组装单倍体和二倍体生物的长DNA测序读数的新算法。组件算法构建了一个无方向的图,每个读取两个顶点是根据由k-mer分布得出的哈希函数所指出的最小化器所读取的。在图形构造过程中收集的统计信息被用作通过选择边缘来构建布局路径的功能,该边缘通过似然函数排名。对于二倍体样品,我们整合了对RefHAP算法进行分子相分化的重新配置。我们在PACBIO HIFI和纳米孔测序数据上运行了从不同物种的单倍体和二倍体样品中采集的纳米孔测序数据。与当前使用的其他软件相比,我们的算法表现出竞争精度和计算效率。我们希望这种新的发展对于为不同物种建立基因组组件的研究人员将很有用。
图1:水百合和实验工作流程中种子结构的概述。a)自摄取的N. thermarum(Nt)和Dimorpha(ND)的年轻种子,以及两个物种之间的相互交叉。在所有种子中,年轻的胚胎都被细胞,二倍体胚乳包围,而二倍体胚乳又被母体营养储存组织(Perisperm)所包围。b)对于这项研究,生成了三个主要数据集来定义种子特征。全基因组DNA甲基化的特征是胚胎和成熟种子和叶片组织分离的胚胎和胚乳。全基因组DNA甲基化的特征是幼虫的年轻胚乳,来自嗜热猪笼草和二甲状腺菌的倒数杂交种子。RNA-seq数据,用于从相互交叉的种子,以及自由的h. thermarum和Dimorpha种子中的幼植物中收集的。
为了保留其品种属性,已建立的葡萄品种(Vitis vinifera L. ssp. vinifera)必须进行克隆繁殖,因为它们的基因组是高度杂合的。马尔贝克是一种源自法国的品种,因生产高品质的葡萄酒而受到赞赏,是品种 Prunelard 和 Magdeleine Noire des Charentes 的后代。在这里,我们将 PacBio 长读段三重合并到从父母遗传的两个单倍体补体中,构建了马尔贝克的二倍体基因组组装。经过单倍型感知的重复数据删除和校正后,获得了两个单倍相的完整组装,且单倍型转换错误率非常低(< 0.025)。单倍相比对确定了 > 25% 的多态性区域。基因注释(包括 RNA-seq 转录组组装和从头算预测证据)导致两个单倍相的基因模型数量相似。利用注释的二倍体组装体对四个表现出浆果组成特征差异的马尔贝克克隆种质进行转录组比较。使用任一单倍体作为参考对成熟果皮转录组进行分析,得到了相似的结果,尽管观察到了一些差异。特别是,在仅以 Magdeleine 遗传单倍型为参考鉴定的差异表达基因中,我们观察到假设的半合子基因的过度表达。克隆种质 595 的浆果花青素含量较高,与脱落酸反应增加有关,可能导致观察到的苯丙烷代谢基因的过度表达和与非生物应激反应相关的基因的失调。总体而言,结果强调了生产二倍体组装体的重要性,以充分代表高度杂合的木本作物品种的基因组多样性并揭示克隆表型变异的分子基础。
摘要:马铃薯是世界上最重要的非谷类作物,然而,马铃薯的遗传增益传统上一直受到作物生物学的延迟,主要是自交四倍体品种的遗传杂合性和生殖系统的复杂性。新型定点基因改造技术为设计气候智能型品种提供了机会,但它们也为马铃薯育种带来了新的可能性(和挑战)。由于马铃薯品种表现出显著的生殖多样性,并且它们的胚珠倾向于发展出类似无融合生殖的表型,因此对马铃薯生殖基因进行修改正在开辟马铃薯育种的新领域。开发二倍体品种而不是四倍体品种已被提议作为填补遗传增益空白的替代方法,这是通过使用基因编辑的自交亲和基因型和自交系来利用杂交种子技术来实现的。类似地,调节二倍体或四倍体马铃薯中未减数配子的形成和合成无融合生殖可能有助于加强向二倍体杂交作物的过渡或增强基因渗入方案并固定四倍体品种中高度杂合的基因型。无论如何,诱导无融合生殖样表型将缩短开发新品种的时间和成本,因为这样可以通过真种子进行多代繁殖。在这篇评论中,我们总结了目前关于马铃薯生殖表型和潜在基因的知识,讨论了利用马铃薯的自然变异性调节种子形成过程中的生殖步骤的优缺点,并考虑了合成无融合生殖的策略。然而,在我们能够完全调节生殖表型之前,我们需要了解这种多样性的遗传基础。最后,我们设想基因库在这一努力中发挥积极、核心的作用,通过对正确基因型的基因库种质和新引进品种进行表型分析,为科学家和育种者提供可靠的数据和资源,以开发创新,利用市场机会。