Published March 13, 2023 | Version v1
Publication Open

From tetraploid to diploid, a pangenomic approach to identify genes lost during synthetic diploidization of Eragrostis curvula

  • 1. Universidad Nacional del Sur
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Centro Científico Tecnológico - Bahía Blanca
  • 4. University of Perugia
  • 5. National Institute of Agricultural Botany

Description

In Eragrostis curvula, commonly known as weeping lovegrass, a synthetic diploidization event of the facultative apomictic tetraploid Tanganyika INTA cv. originated from the sexual diploid Victoria cv. Apomixis is an asexual reproduction by seeds in which the progeny is genetically identical to the maternal plant.To assess the genomic changes related to ploidy and to the reproductive mode occurring during diploidization, a mapping approach was followed to obtain the first E. curvula pangenome assembly. In this way, gDNA of Tanganyika INTA was extracted and sequenced in 2x250 Illumina pair-end reads and mapped against the Victoria genome assembly. The unmapped reads were used for variant calling, while the mapped reads were assembled using Masurca software.The length of the assembly was 28,982,419 bp distributed in 18,032 contigs, and the variable genes annotated in these contigs rendered 3,952 gene models. Functional annotation of the genes showed that the reproductive pathway was differentially enriched. PCR amplification in gDNA and cDNA of Tanganyika INTA and Victoria was conducted to validate the presence/absence variation in five genes related to reproduction and ploidy. The polyploid nature of the Tanganyika INTA genome was also evaluated through the variant calling analysis showing the single nucleotide polymorphism (SNP) coverage and allele frequency distribution with a segmental allotetraploid pairing behavior.The results presented here suggest that the genes were lost in Tanganyika INTA during the diploidization process that was conducted to suppress the apomictic pathway, affecting severely the fertility of Victoria cv.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في Eragrostis curvula، المعروف باسم البكاء lovegrass، حدث ازدواجية الصيغة الصبغية الاصطناعية للرباعية الصبغية الاختيارية Tanganyika INTA cv. نشأت من السيرة الذاتية الجنسية فيكتوريا. Apomixis هو تكاثر لاجنسي بواسطة البذور التي تكون فيها السلالة متطابقة وراثيًا مع نبات الأم. لتقييم التغيرات الجينية المتعلقة بالصفيحة والوضع التكاثري الذي يحدث أثناء ازدواجية الصيغة الصبغية، تم اتباع نهج رسم الخرائط للحصول على أول مجموعة E. curvula pangenome. وبهذه الطريقة، تم استخراج gDNA من Tanganyika INTA وتسلسلها في قراءات زوجية 2x250 Illumina وتعيينها مقابل مجموعة جينوم فيكتوريا. تم استخدام القراءات غير المعينة للاستدعاء المتغير، بينما تم تجميع القراءات المعينة باستخدام برنامج Masurca. كان طول التجميع 28،982،419 نقطة أساس موزعة في 18،032 متجاورة، والجينات المتغيرة المشروحة في هذه المتجاورة قدمت 3،952 نموذجًا جينيًا. أظهر التعليق التوضيحي الوظيفي للجينات أن المسار التكاثري تم إثراؤه بشكل تفاضلي. تم إجراء تضخيم PCR في gDNA و cDNA من Tanganyika INTA و Victoria للتحقق من تباين الوجود/الغياب في خمسة جينات تتعلق بالتكاثر والصفائح. تم تقييم الطبيعة متعددة الصيغ الصبغية لجينوم Tanganyika INTA أيضًا من خلال تحليل الاستدعاء المتغير الذي يوضح تغطية تعدد أشكال النوكليوتيدات الفردية (SNP) وتوزيع تردد الأليل مع سلوك الاقتران التماثلي القطعي. تشير النتائج المقدمة هنا إلى أن الجينات قد فقدت في Tanganyika INTA أثناء عملية ثنائية الصبغة الصبغية التي أجريت لقمع المسار الأبومي، مما أثر بشدة على خصوبة فيكتوريا السيرة الذاتية.

Translated Description (French)

Dans Eragrostis curvula, communément appelé herbe d'amour pleureuse, un événement de diploïdisation synthétique du tétraploïde apomictique facultatif Tanganyika INTA cv. provient du diploïde sexuel Victoria cv. L'apomixie est une reproduction asexuée par graines dans laquelle la descendance est génétiquement identique à la plante maternelle. Pour évaluer les changements génomiques liés à la ploïdie et au mode de reproduction survenant lors de la diploïdisation, une approche cartographique a été suivie pour obtenir le premier assemblage du pangénome d'E. curvula. De cette façon, l'ADNg de Tanganyika INTA a été extrait et séquencé en 2x250 lectures d'extrémité de paire Illumina et cartographié par rapport à l'assemblage du génome Victoria. Les lectures non cartographiées ont été utilisées pour l'appel de variants, tandis que les lectures cartographiées ont été assemblées à l'aide du logiciel Masurca. La longueur de l'assemblage était de 28 982 419 pb répartis en 18 032 contigs, et les gènes variables annotés dans ces contigs ont rendu 3 952 modèles de gènes. L'annotation fonctionnelle des gènes a montré que la voie de reproduction était enrichie de manière différentielle. L'amplification par PCR dans l'ADNg et l'ADNc de Tanganyika INTA et Victoria a été menée pour valider la variation de présence/absence dans cinq gènes liés à la reproduction et à la ploïdie. La nature polyploïde du génome INTA du Tanganyika a également été évaluée à travers l'analyse de l'appel variant montrant la couverture du polymorphisme nucléotidique unique (SNP) et la distribution de la fréquence des allèles avec un comportement d'appariement allotétraploïde segmentaire. Les résultats présentés ici suggèrent que les gènes ont été perdus dans le Tanganyika INTA au cours du processus de diploïdisation qui a été mené pour supprimer la voie apomictique, affectant sévèrement la fertilité de Victoria cv.

Translated Description (Spanish)

En Eragrostis curvula, comúnmente conocida como hierba de amor llorona, un evento de diploidización sintética del tetraploide apomíctico facultativo Tanganyika INTA cv. se originó a partir del diploide sexual Victoria cv. La apomixis es una reproducción asexual por semillas en la que la progenie es genéticamente idéntica a la planta materna. Para evaluar los cambios genómicos relacionados con la ploidía y con el modo reproductivo que ocurre durante la diploidización, se siguió un enfoque de mapeo para obtener el primer ensamblaje del pangenoma de E. curvula. De esta manera, se extrajo el ADNg de Tanganyika INTA y se secuenció en 2x250 lecturas de extremo de par Illumina y se mapeó contra el ensamblaje del genoma de Victoria. Las lecturas no mapeadas se utilizaron para la identificación de variantes, mientras que las lecturas mapeadas se ensamblaron utilizando el software Masurca. La longitud del ensamblaje fue de 28.982.419 pb distribuidos en 18.032 cóntigos, y los genes variables anotados en estos cóntigos representaron 3.952 modelos génicos. La anotación funcional de los genes mostró que la vía reproductiva estaba enriquecida diferencialmente. La amplificación por PCR en ADNg y ADNc de Tanganyika INTA y Victoria se realizó para validar la variación de presencia/ausencia en cinco genes relacionados con la reproducción y la ploidía. La naturaleza poliploide del genoma del INTA de Tanganyika también se evaluó a través del análisis de llamadas variantes que muestra la cobertura del polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) y la distribución de la frecuencia alélica con un comportamiento de emparejamiento alotetraploide segmentario. Los resultados presentados aquí sugieren que los genes se perdieron en el INTA de Tanganyika durante el proceso de diploidización que se realizó para suprimir la vía apomíctica, lo que afectó gravemente la fertilidad de Victoria cv.

Files

pdf.pdf

Files (7.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2c23ad40fee5efb5856ef07ae43082a7
7.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
من رباعي الصيغة الصبغية إلى ثنائي الصيغة الصبغية، نهج شامل لتحديد الجينات المفقودة أثناء ازدواجية الصيغة الصبغية الاصطناعية لمنحنى Eragrostis
Translated title (French)
Du tétraploïde au diploïde, une approche pangénomique pour identifier les gènes perdus lors de la diploïdisation synthétique d'Eragrostis curvula
Translated title (Spanish)
De tetraploide a diploide, un enfoque pangenómico para identificar genes perdidos durante la diploidización sintética de Eragrostis curvula

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4324089002
DOI
10.3389/fpls.2023.1133986

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1409563354
  • https://openalex.org/W1494075612
  • https://openalex.org/W1587884283
  • https://openalex.org/W1964353015
  • https://openalex.org/W1966655881
  • https://openalex.org/W1966869975
  • https://openalex.org/W1980579279
  • https://openalex.org/W1983775140
  • https://openalex.org/W1994226103
  • https://openalex.org/W2000994590
  • https://openalex.org/W2003306599
  • https://openalex.org/W2005124332
  • https://openalex.org/W2014728319
  • https://openalex.org/W2035618305
  • https://openalex.org/W2041083032
  • https://openalex.org/W2052644972
  • https://openalex.org/W2055043387
  • https://openalex.org/W2055597352
  • https://openalex.org/W2056580641
  • https://openalex.org/W2066431516
  • https://openalex.org/W2079294785
  • https://openalex.org/W2099753867
  • https://openalex.org/W2101291993
  • https://openalex.org/W2107734506
  • https://openalex.org/W2111659126
  • https://openalex.org/W2112371879
  • https://openalex.org/W2119180969
  • https://openalex.org/W2130530163
  • https://openalex.org/W2131841148
  • https://openalex.org/W2147576181
  • https://openalex.org/W2149944863
  • https://openalex.org/W2150550043
  • https://openalex.org/W2154420975
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2176591763
  • https://openalex.org/W2333860226
  • https://openalex.org/W2369049742
  • https://openalex.org/W2513390929
  • https://openalex.org/W2533663784
  • https://openalex.org/W2551069776
  • https://openalex.org/W2560724130
  • https://openalex.org/W2573123751
  • https://openalex.org/W2591562181
  • https://openalex.org/W2606259739
  • https://openalex.org/W2767056811
  • https://openalex.org/W2767166424
  • https://openalex.org/W2784788330
  • https://openalex.org/W2903258921
  • https://openalex.org/W2945365545
  • https://openalex.org/W2949667635
  • https://openalex.org/W2950336540
  • https://openalex.org/W2957847638
  • https://openalex.org/W2961414511
  • https://openalex.org/W2961751941
  • https://openalex.org/W2982468424
  • https://openalex.org/W2985043661
  • https://openalex.org/W2994632914
  • https://openalex.org/W2996745889
  • https://openalex.org/W3004716754
  • https://openalex.org/W3006638720
  • https://openalex.org/W3012068569
  • https://openalex.org/W3018885755
  • https://openalex.org/W3028050938
  • https://openalex.org/W3080469119
  • https://openalex.org/W3110323992
  • https://openalex.org/W3110395203
  • https://openalex.org/W3112376646
  • https://openalex.org/W3133497514
  • https://openalex.org/W3152736521
  • https://openalex.org/W3159551484
  • https://openalex.org/W3163423419
  • https://openalex.org/W3165551447
  • https://openalex.org/W3198420709
  • https://openalex.org/W3212558631
  • https://openalex.org/W4240446596
  • https://openalex.org/W4243120547
  • https://openalex.org/W4298138007
  • https://openalex.org/W615219578