Chloroplast-DNA (cpDNA) Sequenzierung

Was ist die Sequenzierung von Chloroplasten-DNA (cpDNA)?

Chloroplasten sind Organellen, die in Pflanzenzellen und eukaryotischen Algen vorkommen und die Photosynthese durchführen. Sie sind nicht nur für das Leben der Pflanzen, sondern für das gesamte Leben auf der Erde unerlässlich. Chloroplasten enthalten, ähnlich wie Mitochondrien, ihre eigene DNA, die aus etwa 130 Genen besteht, die an der Photosynthese und anderen wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt sind. Die Chloroplastengenome zeigen sowohl innerhalb als auch zwischen den Arten erhebliche Variationen, die Einblicke in die Phylogenie und evolutionäre Anpassung bieten. Chloroplasten führen auch eine Reihe anderer Funktionen aus, einschließlich der Fettsäuresynthese, der Synthese vieler Aminosäuren und der Immunantwort in Pflanzen.

Die Sequenzierung der Chloroplasten-DNA (cpDNA) ist ein Hochdurchsatz-Sequenzierung von Pflanzen-Chloroplastengenomen unter Verwendung von Illumina und PacBio-Plattformen eine eingehende Analyse von Sequenzinformationen durchzuführen. Durch vergleichende genomische Analysen werden Informationen wie die Klassifikation von Arten, phylogenetische Evolution, geographische Linienvererbung, Krankheitsdiagnose und forensische Wissenschaft gewonnen, die ihre wichtige Rolle bei der Herkunft von Arten, der biologischen Evolution und der genetischen Beziehung zwischen verschiedenen Arten offenbaren.

Wenn Sie mehr über Chloroplasten erfahren möchten, können Sie auf unseren Artikel "Chloroplast-Faktenblatt: Definition, Struktur, Genom und Funktion."

Vorteile unseres cpDNA-Sequenzierungsdienstes

• Flexibles experimentelles Protokoll: geeignete Sequenzierungslösungen entsprechend den unterschiedlichen Bedürfnissen anpassen
• Starkes Bioinformatik-Team: Neben der Bereitstellung standardmäßiger Bioinformatik-Dienstleistungen bietet es auch personalisierte an. Bioinformatik Dienstleistungen
• Erfahren: Die Chloroplastensequenzierung mehrerer Arten wurde abgeschlossen.
• Kostenwirksam und zeiteffizient

Chloroplast-DNA (cpDNA) Sequenzierungs-Workflow

CD Genomics nutzt mehrere Plattformen, um schnelle und präzise Sequenzierungsdienste für Chloroplasten-DNA (cpDNA) und bioinformatische Analysen anzubieten. Unsere hochqualifizierten Experten führen ein Qualitätsmanagement durch und befolgen jeden Schritt, um hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten. Der allgemeine Arbeitsablauf für die Sequenzierung von Chloroplasten-DNA (cpDNA) ist unten skizziert.

Dienstspezifikationen

	Musteranforderungen Pflanzengewebe (Grüngewebe) ≥ 5 g Hinweis: Musterbeträge sind nur zu Referenzzwecken aufgeführt. Für detaillierte Informationen wenden Sie sich bitte an Kontaktieren Sie uns mit Ihren maßgeschneiderten Anfragen.
Klicken	Sequenzierungsstrategien Illumina Hiseq PE150; Mindestens 2G Daten pro Probe (Sequenzdaten sind 0,5-1 Mal das nukleare Genom) PacBio-Plattform: Bibliotheksgröße: 2K; Mindestens 50X Daten pro Probe MGI DNBSEQ-T7/DNBSEQ-G400
	Datenanalyse Datenqualitätskontrolle Saubere Datenzusammenstellung Chloroplast-Genomannotation Chloroplast-Genomkarte Vergleichende genomische Analyse Phylogenetische Analyse, Artenidentifikation Mehr Datenanalyse auf Anfrage. Hinweis: Die empfohlenen Datenoutputs und Analyseinhalte, die angezeigt werden, dienen nur zur Referenz. Für detaillierte Informationen bitte Kontaktieren Sie uns mit Ihren maßgeschneiderten Anfragen.

Analyse-Pipeline

Liefergegenstände

• Die ursprünglichen Sequenzierungsdaten
• Experimentelle Ergebnisse
• Datenanalysebericht
• Details zur Sequenzierung von Chloroplasten-DNA (cpDNA) für Ihre Schreibanpassung.

CD Genomics bietet ein kosteneffizientes Protokoll für die cpDNA-Sequenzierung an, das die DNA-Vorbereitung, die Anreicherung von Chloroplasten, die Sequenzierung und die Analyse des gesamten Chloroplastengenoms aus Gesamtdna-Proben umfasst. Wir können diese Pipeline an Ihre Forschungsinteressen anpassen. Wenn Sie zusätzliche Anforderungen oder Fragen haben, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.

1. Warum Chloroplasten-DNA-Sequenzierung durchführen?

Die Sequenzierung der Chloroplasten-DNA spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Bereichen wie der Pflanzentaxonomie, phylogenetischen Analysen, Populationsgenetik, Biodiversitätserhaltung und agrarischer Verbesserung. Diese Methodik ermöglicht es uns, die komplexen evolutionären Verbindungen innerhalb von Pflanzenarten zu beleuchten und genetische Vielfalt zu erkunden, was die Identifizierung und Verbesserung überlegener Pflanzenvarianten erleichtert.

2. Wie unterscheidet sich die DNA der Chloroplasten von der nukleären DNA?

Chloroplast-DNA, ein kompaktes, zirkuläres Molekül, das im Chloroplasten eingebettet ist, steuert hauptsächlich lebenswichtige Prozesse wie die Photosynthese. Im Gegensatz dazu befindet sich die nukleare DNA im Zellkern und dient als primärer genetischer Speicher in Pflanzen, der die Mehrheit der Gene und genetischen Daten enthält.

3. Wie extrahiert man Chloroplasten-DNA?

Die Extraktion von Chloroplasten-DNA umfasst die Isolierung von Chloroplasten aus Pflanzengeweben, gefolgt von der Extraktion von DNA aus diesen Organellen. Häufig verwendete Techniken sind die mechanische Zerstörung von Pflanzenblättern, die differentielle Zentrifugation zur Isolierung von Chloroplasten und die DNA-Reinigung durch Methoden wie CTAB oder spezielle kommerzielle Kits.

4. Was sind die gängigen Methoden zur Sequenzierung von Chloroplasten-DNA?

Zu den gängigen Sequenzierungsmethoden gehören traditionelle Sanger-Sequenzierung und Next-Generation-Sequenzierung (NGS) Technologien wie Illumina, PacBio, und Oxford NanoporeNGS-Technologien haben sich aufgrund ihrer hohen Durchsatzrate und relativ niedrigen Kosten als die gängigste Wahl für die Sequenzierung von Chloroplasten-DNA etabliert.

5. Wie führt man Qualitätskontrolle und Kontaminationsbewertung durch?

Die Schritte der Qualitätskontrolle umfassen die Verwendung von Software wie FastQC, um die Leselänge und die Qualität der Sequierungsdaten zu überprüfen und niedrigqualitative Reads zu entfernen. Die Kontaminationsbewertung beinhaltet das Ausrichten von Reads an bekannten Datenbanken, um mögliche exogene DNA-Kontaminationen zu erkennen.

6. Was ist personalisierte Analyse?

Personalisierte Analysen sind maßgeschneiderte Analysen von Sequenzierungsdaten, die auf spezifischen Forschungsbedürfnissen basieren. Zum Beispiel kann eine eingehende Untersuchung bestimmter Gene durchgeführt werden, oder es können Unterschiede in den Chloroplastengenomen verschiedener Proben verglichen werden.

7. Was ist die Ausrichtung der Refseq-Chloroplastdatenbank?

Die Refseq-Chloroplastdatenbankausrichtung gleicht Sequenzierungsdaten mit bekannten Chloroplastengenomsequenzen in der Refseq-Datenbank ab, um Genannotationen, Variantenerkennung und phylogenetische Analysen durchzuführen. Dies hilft, die Genauigkeit und Vollständigkeit der Sequenzierungsergebnisse zu bestätigen.

8. Was sind die Anwendungen der Chloroplasten-DNA-Sequenzierung?

• Phylogenetik: Entschlüsselung der evolutionären Beziehungen zwischen Pflanzen.
• PopulationsgenetikUntersuchung der genetischen Vielfalt innerhalb von Populationen und des Genflusses.
• Naturschutzbiologie: Entwicklung von Schutzstrategien zum Schutz bedrohter Arten.
• Landwirtschaft und Zucht: Auswahl und Verbesserung überlegener Pflanzenarten für den landwirtschaftlichen Fortschritt.

Diese Anwendungen unterstreichen die Vielseitigkeit und Bedeutung der Chloroplasten-DNA-Sequenzierung zur Aufklärung von evolutionären, ökologischen und landwirtschaftlichen Phänomenen.

Chloroplastgenom-Assemblierungen und vergleichende Analysen von kommerziell wichtigen Vaccinium Beerenkulturen

Journal: Wissenschaftliche Berichte

Impactfaktor: 4,6

Veröffentlicht: 14. Dezember 2022

Hintergrund

Die Gattung Vaccinium umfasst über 450 Arten mit wichtigen Handelsfrüchten wie Blaubeeren, Cranberries, Heidelbeeren und Preiselbeeren. Diese Beeren sind wirtschaftlich bedeutend und werden aufgrund ihres Nährwerts weit konsumiert. Die taxonomische Klassifikation innerhalb Heidelbeere ist komplex aufgrund phänotypischer Variabilität und Hybridisierung. Die Sequenzierung des Chloroplastengenoms bietet Potenzial für eine bessere taxonomische Auflösung, Zucht, Biotechnologie und Produktauthentifizierung. Diese Studie berichtet über neue Chloroplastengenome für wichtige Vaccinium Arten, die wertvolle Ressourcen für zukünftige Forschung und praktische Anwendungen bereitstellen.

Methoden

Ergebnisse

Die Chloroplasten-Genome von fünf Vaccinium-Arten wurden unter Verwendung von PacBio-Langreads für SHB und Rabbiteye assembliert, was zu vollständigen lückenlosen Sequenzen führte. Für NHB, Lowbush und Blaubeere wurden Illumina-Kurzreads verwendet, was Assemblierungen mit einigen Lücken ergab. Die endgültigen cpDNA-Sequenzen wiesen eine quadripartite Struktur auf, einschließlich großer und kleiner Einzelkopien sowie eines Paares inverser Wiederholungen.

Abb. 1. Zirkuläre Chloroplastengenomkarte der südlichen Hochbusch-Heidelbeere cv. 'Arcadia'V. corymbosum Hybriden).

Abb. 2. Multiple Sequenzanpassung von Vaccinium Chloroplast-Genome-Analysen wurden mit mVISTA durchgeführt.

Die Chloroplasten-DNA (cpDNA) von fünf Vaccinium-Arten (SHB, NHB, Rabbiteye, Lowbush und Heidelbeere) wurde zusammen mit der Cranberry-cpDNA aus GenBank annotiert. Jede cpDNA enthielt 112 einzigartige funktionale Gene, mit einigen Variationen in der Anzahl der Genkopien. Die meisten Gene wurden im großen Einzelkopie (LSC)-Bereich gefunden, während die kleine Einzelkopie (SSC) und die inversen Wiederholungen (IRs) weniger Gene enthielten.

Die vergleichende Analyse zeigte eine hohe Erhaltung und Syntenie zwischen den cpDNAs, wobei die meisten Unterschiede in nicht-kodierenden Regionen und um die IR-Grenzen lagen. Einfache Sequenzwiederholungen (SSRs) und Insertion-Deletion-Polymorphismen wurden analysiert, wobei 10 polymorphe SSR-Loci identifiziert wurden, die für die Artendifferenzierung nützlich sind. Zwei spezifische Marker, "rpl36-rps8" und "rpoB-rpoA (3)", wurden identifiziert, um alle sechs kommerziell relevanten Vaccinium-Arten zu unterscheiden.

Fazit

Diese Studie stellte die Chloroplastengenome von fünf wichtigen Vaccinium-Arten zusammen und zeigte eine hohe Erhaltung, jedoch einige Variabilität in nicht-kodierenden Regionen. Vergleichende Analysen identifizierten Regionen, die nützlich sind, um diese Arten zu unterscheiden, und hoben evolutionäre Muster innerhalb der Hochbusch-Heidelbeeren hervor. Weitere Chloroplastengenome werden die weitere Forschung und das Verständnis der Evolution von Vaccinium-Kulturen unterstützen.

Referenz:

1. Fahrenkrog, A.M., Matsumoto, G.O., Toth, K. et al. Chloroplastgenom-Assemblierungen und vergleichende Analysen von kommerziell wichtigen Vaccinium Beerenkulturen. Wissenschaftliche Berichte 12, 21600 (2022).