Published April 17, 2024
| Version v1
Publication
Open
Chromosome-level baobab (Adansonia digitata) genome illuminates its evolutionary insights
Creators
- 1. Salk Institute for Biological Studies
- 2. J. Craig Venter Institute
- 3. University of Cape Coast
- 4. Missouri Botanical Garden
- 5. University of Nottingham
Description
Abstract Baobab, ( Adansonia digitata ), is a long-lived tree endemic to Africa that holds great economic, ecological, and cultural value. However, our knowledge of its genomic features, evolutionary history, and diversity is limited, rendering it orphaned scientifically. We generated a haploid chromosome-level reference genome anchored into 42 chromosomes for A. digitata , as well as draft assemblies for a sibling tree, two trees from distinct locations in Africa, and a related species, A. za from Madagascar. Unlike any other plant to date, DNA transposable elements (TEs) make up 33% of the A. digitata genome compared to only 10% long terminal repeat retrotransposons (LTR-RTs), which are usually predominant in plant genomes. Baobab has undergone a whole genome duplication (WGD) shared with the Malvoideae ~30 million years ago (MYA), as well as a confirmed autotetraplody event 3-4 million MYA that coincides with the most recent burst of TE insertions. Resequencing 25 A. digitata trees from Africa revealed three subpopulations that suggest gene flow through most of West Africa but separated from East Africa. Gene enrichment analysis for baobab-specific and high fixation index (Fst) suggested baobab may have retained multiple copies of circadian, light and growth genes to coordinate genome protection for longevity through the UV RESISTANCE LOCUS 8 ( UVR8 ) and synchronizing flower development with pollinators. This study lays the groundwork for the creation of breeding resources and the conservation of baobab biodiversity.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ملخص باوباب، (أدانسونيا ديجيتاتا )، هي شجرة طويلة العمر مستوطنة في أفريقيا وتحمل قيمة اقتصادية وبيئية وثقافية كبيرة. ومع ذلك، فإن معرفتنا بسماته الجينية وتاريخه التطوري وتنوعه محدودة، مما يجعله يتيمًا علميًا. لقد أنشأنا جينومًا مرجعيًا على مستوى الكروموسوم الأحادي الصبغة يرتكز على 42 كروموسومًا لـ A. digitata ، بالإضافة إلى تجميعات مسودة لشجرة أشقاء، وشجرتين من مواقع متميزة في إفريقيا، وأنواع ذات صلة، A. za من مدغشقر. على عكس أي نبات آخر حتى الآن، تشكل العناصر القابلة للنقل للحمض النووي (TEs) 33 ٪ من جينوم A. digitata مقارنة بـ 10 ٪ فقط من التكرارات الطرفية الطويلة (LTR - RTs)، والتي عادة ما تكون سائدة في جينوم النبات. خضعت باوباب لتكرار كامل للجينوم (WGD) تمت مشاركته مع Malvoideae قبل حوالي30 مليون سنة (MIA)، بالإضافة إلى حدث مؤكد للرصد الذاتي من 3 إلى 4 ملايين MIA يتزامن مع أحدث انفجار لإدخال TE. كشفت إعادة تسلسل 25 ألف شجرة أرقام من أفريقيا عن ثلاث مجموعات فرعية تشير إلى تدفق الجينات عبر معظم غرب أفريقيا ولكنها منفصلة عن شرق أفريقيا. اقترح تحليل إثراء الجينات لمؤشر التثبيت العالي والخاص بالباوباب (Fst) أن الباوباب ربما احتفظ بنسخ متعددة من جينات الساعة البيولوجية والضوء والنمو لتنسيق حماية الجينوم لطول العمر من خلال موضع مقاومة الأشعة فوق البنفسجية 8 (UVR8) ومزامنة تطور الزهور مع الملقحات. تضع هذه الدراسة الأساس لإنشاء موارد التكاثر والحفاظ على التنوع البيولوجي للباوباب.Translated Description (French)
Le baobab abstrait ( Adansonia digitata ) est un arbre à longue durée de vie endémique d'Afrique qui possède une grande valeur économique, écologique et culturelle. Cependant, notre connaissance de ses caractéristiques génomiques, de son histoire évolutive et de sa diversité est limitée, ce qui la rend orpheline scientifiquement. Nous avons généré un génome de référence au niveau des chromosomes haploïdes ancré dans 42 chromosomes pour A. digitata , ainsi que des projets d'assemblages pour un arbre frère, deux arbres de sites distincts en Afrique et une espèce apparentée, A. za de Madagascar. Contrairement à toute autre plante à ce jour, les éléments transposables à l'ADN (ET) représentent 33 % du génome d'A. digitata, contre seulement 10 % des rétrotransposons répétitifs terminaux longs (LTR-RT), qui sont généralement prédominants dans les génomes des plantes. Le baobab a subi une duplication du génome entier (WGD) partagée avec les Malvoideae il y a ~30 millions d'années (MYA), ainsi qu'un événement d'autotétraplodie confirmé de 3 à 4 millions de MYA qui coïncide avec la plus récente rafale d'insertions de TE. Le reséquençage de 25 arbres A. digitata d'Afrique a révélé trois sous-populations qui suggèrent un flux de gènes à travers la majeure partie de l'Afrique de l'Ouest, mais séparées de l'Afrique de l'Est. L'analyse de l'enrichissement génétique pour le baobab spécifique et l'indice de fixation élevé (Fst) a suggéré que le baobab pourrait avoir conservé plusieurs copies des gènes circadiens, de lumière et de croissance pour coordonner la protection du génome pour la longévité à travers le LOCUS DE RÉSISTANCE AUX UV 8 ( UVR8 ) et synchroniser le développement des fleurs avec les pollinisateurs. Cette étude jette les bases de la création de ressources d'élevage et de la conservation de la biodiversité du baobab.Translated Description (Spanish)
El baobab abstracto, ( Adansonia digitata ), es un árbol de larga vida endémico de África que tiene un gran valor económico, ecológico y cultural. Sin embargo, nuestro conocimiento de sus características genómicas, historia evolutiva y diversidad es limitado, lo que la deja huérfana científicamente. Generamos un genoma de referencia a nivel de cromosoma haploide anclado en 42 cromosomas para A. digitata , así como conjuntos preliminares para un árbol hermano, dos árboles de distintas ubicaciones en África y una especie relacionada, A. za de Madagascar. A diferencia de cualquier otra planta hasta la fecha, los elementos transponibles de ADN (TE) constituyen el 33% del genoma de A. digitata en comparación con solo el 10% de retrotransposones de repetición terminal larga (LTR-RT), que generalmente son predominantes en los genomas de las plantas. Baobab ha sufrido una duplicación del genoma completo (WGD) compartida con las Malvoideae hace ~30 millones de años (MYA), así como un evento de autotetraplodia confirmado de 3-4 millones de MYA que coincide con el estallido más reciente de inserciones de TE. La resecuenciación de 25 árboles de A. digitata de África reveló tres subpoblaciones que sugieren un flujo de genes a través de la mayor parte de África occidental, pero separadas de África oriental. El análisis de enriquecimiento génico para baobab específico y alto índice de fijación (Fst) sugirió que el baobab puede haber retenido múltiples copias de genes circadianos, de luz y de crecimiento para coordinar la protección del genoma para la longevidad a través del LOCUS DE RESISTENCIA UV 8 ( UVR8 ) y sincronizar el desarrollo de la flor con los polinizadores. Este estudio sienta las bases para la creación de recursos reproductivos y para conservar la biodiversidad del baobab.Files
latest.pdf.pdf
Files
(2.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d1d16df6548b46bb65c9a9027a97be77
|
2.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يضيء جينوم الباوباب (Adansonia digitata) على مستوى الكروموسوم رؤيته التطورية
- Translated title (French)
- Le génome du baobab (Adansonia digitata) au niveau chromosomique éclaire ses perspectives évolutives
- Translated title (Spanish)
- El genoma del baobab a nivel cromosómico (Adansonia digitata) ilumina sus conocimientos evolutivos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394904513
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-4265606/v1