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High-quality reference genome sequences of two coconut cultivars provide insights into evolution of monocot chromosomes and differentiation of fiber content and plant height
Genome Biology ( IF 12.3 ) Pub Date : 2021-11-04 , DOI: 10.1186/s13059-021-02522-9 Shouchuang Wang 1, 2, 3 , Yong Xiao 1, 4 , Zhi-Wei Zhou 5, 6 , Jiaqing Yuan 7 , Hao Guo 2 , Zhuang Yang 2, 3 , Jun Yang 2 , Pengchuan Sun 8 , Lisong Sun 2, 3 , Yuan Deng 2, 3 , Wen-Zhao Xie 5 , Jia-Ming Song 6 , Muhammad Tahir Ul Qamar 6 , Wei Xia 2 , Rui Liu 1 , Shufang Gong 1 , Yong Wang 1 , Fuyou Wang 1 , Xianqing Liu 2 , Alisdair R Fernie 9 , Xiyin Wang 8 , Haikuo Fan 1 , Ling-Ling Chen 6 , Jie Luo 2, 3
Genome Biology ( IF 12.3 ) Pub Date : 2021-11-04 , DOI: 10.1186/s13059-021-02522-9 Shouchuang Wang 1, 2, 3 , Yong Xiao 1, 4 , Zhi-Wei Zhou 5, 6 , Jiaqing Yuan 7 , Hao Guo 2 , Zhuang Yang 2, 3 , Jun Yang 2 , Pengchuan Sun 8 , Lisong Sun 2, 3 , Yuan Deng 2, 3 , Wen-Zhao Xie 5 , Jia-Ming Song 6 , Muhammad Tahir Ul Qamar 6 , Wei Xia 2 , Rui Liu 1 , Shufang Gong 1 , Yong Wang 1 , Fuyou Wang 1 , Xianqing Liu 2 , Alisdair R Fernie 9 , Xiyin Wang 8 , Haikuo Fan 1 , Ling-Ling Chen 6 , Jie Luo 2, 3
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Coconut is an important tropical oil and fruit crop whose evolutionary position renders it a fantastic species for the investigation of the evolution of monocot chromosomes and the subsequent differentiation of ancient plants. Here, we report the assembly and annotation of reference-grade genomes of Cn. tall and Cn. dwarf, whose genome sizes are 2.40 Gb and 2.39 Gb, respectively. The comparative analysis reveals that the two coconut subspecies diverge about 2–8 Mya while the conserved Arecaceae-specific whole-genome duplication (ω WGD) occurs approximately 47–53 Mya. It additionally allows us to reconstruct the ancestral karyotypes of the ten ancient monocot chromosomes and the evolutionary trajectories of the 16 modern coconut chromosomes. Fiber synthesis genes in Cn. tall, related to lignin and cellulose synthesis, are found at a higher copy number and expression level than dwarf coconuts. Integrated multi-omics analysis reveals that the difference in coconut plant height is the result of altered gibberellin metabolism, with both the GA20ox copy number and a single-nucleotide change in the promoter together leading to the difference in plant height between Cn. tall and Cn. dwarf. We provide high-quality coconut genomes and reveal the genetic basis of trait differences between two coconuts through multi-omics analysis. We also reveal that the selection of plant height has been targeted for the same gene for millions of years, not only in natural selection of ancient plant as illustrated in coconut, but also for artificial selection in cultivated crops such as rice and maize.
中文翻译:
两个椰子品种的高质量参考基因组序列为了解单子叶染色体的进化以及纤维含量和株高的分化提供了见解
椰子是一种重要的热带油料和水果作物,其进化位置使其成为研究单子叶染色体进化和随后古代植物分化的绝佳物种。在这里,我们报告了 Cn 参考级基因组的组装和注释。高和Cn。dwarf,其基因组大小分别为 2.40 Gb 和 2.39 Gb。比较分析表明,两个椰子亚种的差异大约为 2-8 Mya,而保守的槟榔科特异性全基因组重复(ω WGD)大约发生 47-53 Mya。它还使我们能够重建 10 条古代单子叶染色体的祖先核型和 16 条现代椰子染色体的进化轨迹。Cn中的纤维合成基因。高,与木质素和纤维素合成有关,发现比矮椰子具有更高的拷贝数和表达水平。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。GA20ox 拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致 Cn 之间的植物高度差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。GA20ox 拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致 Cn 之间的植物高度差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。
更新日期:2021-11-04
中文翻译:
两个椰子品种的高质量参考基因组序列为了解单子叶染色体的进化以及纤维含量和株高的分化提供了见解
椰子是一种重要的热带油料和水果作物,其进化位置使其成为研究单子叶染色体进化和随后古代植物分化的绝佳物种。在这里,我们报告了 Cn 参考级基因组的组装和注释。高和Cn。dwarf,其基因组大小分别为 2.40 Gb 和 2.39 Gb。比较分析表明,两个椰子亚种的差异大约为 2-8 Mya,而保守的槟榔科特异性全基因组重复(ω WGD)大约发生 47-53 Mya。它还使我们能够重建 10 条古代单子叶染色体的祖先核型和 16 条现代椰子染色体的进化轨迹。Cn中的纤维合成基因。高,与木质素和纤维素合成有关,发现比矮椰子具有更高的拷贝数和表达水平。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。综合多组学分析表明,椰子株高的差异是赤霉素代谢改变的结果,GA20ox拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致Cn之间的株高差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。GA20ox 拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致 Cn 之间的植物高度差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。GA20ox 拷贝数和启动子中的单核苷酸变化共同导致 Cn 之间的植物高度差异。高和Cn。矮人。我们提供高质量的椰子基因组,并通过多组学分析揭示两种椰子性状差异的遗传基础。我们还揭示了植物高度的选择已经针对同一个基因进行了数百万年,不仅在椰子所示的古代植物的自然选择中,而且在水稻和玉米等栽培作物的人工选择中也是如此。