将基因从大麦和小麦基因组中分离出来

当有几十亿个碱基对需要搜索时,你如何定位一个与特定特征相关的基因呢?这是研究大麦和小麦基因组的人员面临的问题。来告诉我们更多关于这方面的信息以及他最近发表在基因组生物学是小麦遗传学家Brande Wulff。

找到一个与离散性状相关基因在巨大的大麦或小麦基因组可以有点像划在太平洋地区寻找一个环礁:在55亿个碱基对大麦基因组是巨大的,但即使这是小巫见大巫了小麦的弟兄,170亿个碱基对的庞然大物。

遗传recombination-mapping

传统的解决方案是使用基因重组图谱,将基因组的大小缩小为由分子标记划分的一口大小的块。接下来,通过筛选整个基因组“猎枪”文库,建立一个跨越间隔的连续物理序列,并找出那些有助于跨越间隔的罕见克隆。

然而,大麦和小麦基因组的大轨迹几乎没有复合.因此,两个基因上相近的分子标记在物理DNA基因组序列上可能相差甚远——可能需要数年艰苦的实验室工作才能弥合这一差距。而且,通常情况下,这段时间内的每一个其他基因都可以符合科学家对候选基因的期望!

突变基因

重定全麦基因组目前是不切实际的

“突变基因组学”可以克服这些障碍,直接引导你找到基因。通过诱变,你可以在你感兴趣的基因中获得一系列的突变等位基因(提供相对容易筛选的特征)。通过对少量独立衍生的突变体进行测序,并在所有个体中寻找一个发生突变的基因,可以确定一个单一的候选基因。再会重组-我们不再依赖你了!

然而,冒着被数据淹没的风险,重定整个大麦基因组充其量是件麻烦的事,而重定整个小麦基因组目前是不切实际的。诀窍是只对重要的部分基因组进行测序。一种方法是利用外显子组捕获。捕获可以针对全外显子组,或者一个特定基因家族.缺点是外显子组的捕获受到我们自己的期望和/或已知的注释基因的偏见,这些基因通常来自单个参考基因组。然而,基因注释往往漏掉基因,而单一的参考基因组可能只代表该物种70%的泛基因组空间

染色体

与整个基因组不同的是,单个染色体的体积小到可以一次吞掉

为了克服外显子组捕获所带来的偏见,Sánchez-Martín及其同事在本期《基因组生物学》中采用了自然特有的划分方法:大麦基因组分为7条染色体,而小麦基因组分为21条染色体。由于最近在染色体流分类方面的改进,现在有可能获得几乎任何大麦或小麦染色体的高纯度预处理,而不依赖于品种。而且,与整个基因组不同的是,单个染色体小到可以一次吞掉。最后,将一个基因定位到单个染色体是很简单的,甚至不需要重组——这只是孟德尔的独立分离的好旧规则!

因此,在一种名为MutChromSeq的方法中,Sánchez-Martín及其同事比较了突变染色体和野生型染色体的序列,并克隆了两个基因,一个来自大麦,另一个来自小麦,其时间和成本都比传统的基于图谱的近似方法要少。

MutChromSeq的一个关键优势是,它完全不偏向于现有的参考序列或注释。这对于加速非参考品种适应性变异的基因发现特别有吸引力。

在未来的几年里,以各种形式出现的突变基因组学将显著加速大麦和小麦的基因发现。然而,这些重要作物的野生亲缘的较差的农学对产生和筛选大量突变群体造成了实际的障碍。只要试着从野山羊草上打几粒种子——你很快就会失去生存的意志!它将需要新的方法来征服这一广阔和未知的遗传学前沿。

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