End-to-End Genotypisierung durch Sequenzierung (GBS) Dienst – Skalierbare SNP-Entdeckung für komplexe Genome

Teilweise Ergebnisse sind unten aufgeführt:

Distanzbaum

PCA-Analyse

Wärmebildkarte

Phylogenetischer Baum

1. Was ist die Definition eines GBS-Tags?

Ein GBS-Tag bezieht sich auf eine Sequenz von Reads, die angrenzend an eine Schnittstelle eines Restriktionsenzyms liegen. Die genomische Abdeckung, die durch GBS erfasst wird, ergibt sich aus der Multiplikation der Anzahl der Tags mit der Länge eines einzelnen Reads. Zum Beispiel kann die genomische Abdeckung bei der Nutzung von HiSeq 4000 PE150-Sequenzierung wie folgt berechnet werden:

GBS erfasste genomische Reichweite=100.000 Tag x 150 bp/Tag=100.000 x 150=15 M

Wenn die durchschnittliche Sequenzierungstiefe pro Probe 10x pro Tag beträgt, wäre das Sequenzierungsdatenvolumen pro Probe:

15Mx 10=150 M

2. Wie wählt man die Anzahl der Tags aus?

Die erforderliche Anzahl an Tags variiert je nach den spezifischen Forschungszielen. Zum Beispiel, GWAS könnte Zehntausende von hochdichten molekularen Markern erfordern, während Studien zu phylogenetischen Beziehungen oder Kopplungsanalysen möglicherweise nur einige Hundert bis einige Tausend molekulare Marker benötigen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen. Daher ist es entscheidend, zunächst die erforderliche Anzahl von Tags basierend auf den Anforderungen der Studie zu bewerten und dann entsprechend eine angemessene Anzahl von Tags auszuwählen.

Für Arten mit einer Genomgröße von weniger als 1 Gb, die sich entwickeln genetische Verknüpfungskarte In Studien wird häufig empfohlen, etwa 100.000 Tags zu verwenden. Anpassungen der Anzahl der Tags können basierend auf spezifischen Forschungsbedürfnissen vorgenommen werden.

Tabelle 1. Häufig verwendete GBS-Tag-Nummern (z. B. für genetische Verknüpfungskarten).

3. Kann GBS für Nicht-Referenzarten verwendet werden?

GBS kann tatsächlich für Nicht-Referenzarten genutzt werden, um SNP-Marker zu erhalten. Allerdings stellt der Mangel an annotierten genomischen Informationen in Nicht-Referenzarten eine erhebliche Herausforderung dar, die oft die Identifizierung von Kandidatengenen unpraktikabel macht. Für Aufgaben wie die Kartierung quantitativer Merkmalsloci (QTL), Assoziationsstudien oder das Auffinden von Genen, die mit Domestikationsmerkmalen in Verbindung stehen, ist es ratsam, Referenzarten zu verwenden, um genauere und informativere Ergebnisse zu erzielen.

4. Kann GBS auf polyploide Arten angewendet werden?

Die GBS-Technologie ist auf polyploide Arten anwendbar. Ein herausragendes Beispiel ist die erfolgreiche Anwendung von GBS auf hexaploide Haferarten zur genetischen Kartierung im Jahr 2014. Polyploide Arten sind durch ihre komplexen Ploidiegrade gekennzeichnet, die sowohl Autopolyploide als auch Allopolyploide sowie Tetraploide und Hexaploide umfassen können. Jedes Szenario erfordert spezifische analytische Überlegungen. Aktuelle Forschungsanstrengungen haben bereits begonnen, GBS für die genetische Kartierung in polyploiden Kulturen wie Weizen und Baumwolle einzusetzen.

5. Ist GBS für interspezies Forschung geeignet?

GBS nutzt Restriktionsenzyme zur Genomaufnahme, wodurch die Entwicklung von SNP-Markern erleichtert wird, die für die genetische Verknüpfung benötigt werden und Populationsgenetik Analysen. Eine signifikante genetische Divergenz zwischen Proben kann zu einer ungleichmäßigen Erfassung von Restriktionsfragmenten über die Proben hinweg und zu einer Knappheit gemeinsamer SNPs führen. Folglich ist GBS überwiegend für Studien auf intra-spezifischer Ebene geeignet. Dennoch kann GBS in seltenen Fällen, in denen eine enge phylogenetische Beziehung zwischen verschiedenen Arten innerhalb derselben Gattung und minimale genetische Divergenz besteht, effektiv für phylogenetische Studien eingesetzt werden.

6. Können GBS-Daten mit anderen Omics-Datensätzen (z. B. Transkriptomik) integriert werden?

Absolut. Wir bieten Multi-Omics-Integration an, um tiefere genetische Mechanismen aufzudecken.

Verfügbare Analysen umfassen:

• eQTL-Kartierung (erfordert RNA-seq-Daten)
• Epigenetische Assoziationsstudien (DNA-Methylierungs- oder ChIP-seq-Daten integrieren)

7. Meine DNA-Proben entsprechen nicht den empfohlenen Eingangs- oder Konzentrationswerten. Kann ich GBS trotzdem verwenden?

Während wir ≥300 ng DNA pro Probe bei einer Konzentration von ≥10 ng/μL für optimale Ergebnisse empfehlen, sind wir flexibel.

• Was zu tun ist: Kontaktieren Sie unser technisches Team für eine schnelle Machbarkeitsbewertung.
• Brauchen Sie Hilfe? Wir bieten interne DNA-Extraktionsdienste an, wenn die Menge oder Qualität Ihrer Probe suboptimal ist.

Kann ich nur Sequenzierungsdaten ohne bioinformatische Analyse anfordern?

Ja, wir bieten modulare GBS-Dienstleistungen an.

• Wählen Sie das Unterstützungsniveau, das Sie benötigen – von der Bibliotheksvorbereitung und Sequenzierung allein bis hin zur vollständigen bioinformatischen Analyse.
• Diese Flexibilität ermöglicht es Ihnen, unsere Dienstleistungen nahtlos in Ihren eigenen Forschungsprozess zu integrieren.

9. Unterstützen Sie großangelegte GBS-Projekte mit Tausenden von Proben?

Ja, wir sind auf Hochdurchsatz-GBS-Dienstleistungen spezialisiert.

• Unsere automatisierten Bibliotheksvorbereitungs- und fortschrittlichen Sequenzierungsplattformen (z. B. NovaSeq) können Tausende von Proben parallel verarbeiten.
• Dies ist ideal für großangelegte Zuchtprogramme, GWAS oder Studien zur Populationsgenetik.

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Einsatz von Biostimulanzien zur Minderung von Wasserstress bei zwei HartweizensortenHartweizen Desf.) Genotypen mit unterschiedlicher Trockenheitstoleranz

Tagebuch: Pflanzenstress  

Veröffentlicht: Dezember 2024

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Hintergrund

Hartweizen (Hartweizen Desf.) ist ein Grundnahrungsmittel in der Mittelmeerregion, aber seine Produktivität ist durch Trockenstress stark gefährdet. Biostimulanzien haben sich als vielversprechende agronomische Strategie zur Verbesserung der Trockenresistenz herausgestellt. Diese Studie bewertete die Wirksamkeit von zwei Biostimulanzien (B1 und B2) zur Minderung der Auswirkungen von Wasserstress auf zwei Hartweizen-Genotypen – trockenheitsresistent. Svems16 und dürreresistent Iride—durch physiologische, morphologische und genomische Analysen.

Projektziel

Die Forschung hatte zum Ziel:

1. Bewerten Sie die Auswirkungen von Biostimulanzien auf die Wachstumsleistung unter Trockenstress.
2. Identifizieren Sie genetische Varianten, die mit Dürretoleranz in Verbindung stehen, unter Verwendung von Genotypisierung durch Sequenzierung (GBS).
3. Erläutern Sie die Mechanismen der stressmindernden Wirkung von Biostimulanzien.

CD Genomics Dienstleistungen

Als führendes Unternehmen im Bereich genomischer Lösungen hat CD Genomics Folgendes bereitgestellt:

• GBS-Analyse: Hochdurchsatz-Sequenzierung mit der NovaSeq-Plattform (5M PE150 Reads pro Probe), um SNPs und InDels zu identifizieren.
• Variantenerkennung: Ausrichtung zu dem Svevo.v1 Referenzgenom, Qualitätskontrolle und Annotation mit GATK und SnpEff.
• Funktionale Profilierung: Gene-Ontologie (GO) Anreicherungsanalyse zur Identifizierung von trockenheitsreaktiven Genen und Wegen.

Wesentliche Erkenntnisse

1. Biostimulanzien mildern Trockenstress bei empfindlichen Genotypen

• Iride (sensibel): Dürre reduzierte die Sprossbiomasse um 25% und die Wurzelbiomasse um 29%, aber die Anwendung von Biostimulanzien (B1/B2) stellte das Wachstum um bis zu 37% wieder her.
• Svems16 (tolerant): Minimale Biomasseverluste unter Stress; Biostimulanzien zeigten eine begrenzte Wirksamkeit und bestätigten die angeborene Toleranz.

2. Genomische Grundlage der Trockenheitstoleranz

• GBS-Analyse: 7.000 gemeinsame Varianten aufgedeckt zwischen Iride und Svems16mit unterschiedlichen missense-Mutationen in Dehydrin- und Histidinkinase-Genen (z. B., TRITD6Bv1G204160 in Svems16).
• GO-Anreicherung: Svems16 zeigten Varianten in Wasserentzug-Reaktionsgenen (z. B., GO:0042631), die ihre überlegene Toleranz erklärt.

3. Physiologische Anpassungen

• Stomataldichte: Dürre reduzierte die Stomata um 15–16%; Biostimulanzien erhöhten die Dichte um 26–30% in Iride.
• Oxidativer Stress: MDA (Marker für Lipidperoxidation) stieg an in Iride unter Dürre (+165% in Wurzeln), aber Biostimulanzien milderten teilweise den oxidativen Schaden.

4. Modulation der Wurzelarchitektur

• Biostimulanzien führten zu dickeren, kürzeren Wurzeln in Kontrollpflanzen. Unter Trockenheit, Iride entwickelten längere Wurzeln mit mehr Spitzen, während Svems16 aufrechterhaltene stabile Morphologie.

Zitierte Abbildungen

Abbildung 7: Verteilung genomischer Varianten und GO-Anreicherung hebt dürreresponsive Gene hervor in Svems16

Abbildung 5: Veränderungen der Spaltöffnungsdichte unter Biostimulanzien- und Trockenstressbehandlungen.

Implikationen

Diese Studie zeigt, dass Biostimulanzien effektiv Trockenstress bei empfindlichen Hartweizensorten mildern können, indem sie die Wurzelmorphologie und die Stomadichte modulieren. Die GBS-Analyse von CD Genomics lieferte entscheidende Einblicke in die genetischen Grundlagen der Trockenheitstoleranz und ermöglichte gezielte Zuchtstrategien. Die Ergebnisse unterstützen den Einsatz von Biostimulanzien als nachhaltiges Werkzeug zur Verbesserung der Resilienz von Pflanzen in wasserlimitierten Umgebungen.

Beitrag von CD Genomics: Durch die Bereitstellung von hochauflösenden genomischen Daten und Variantenannotationen ermöglichte CD Genomics die Identifizierung wichtiger genetischer Marker für Trockenheitsverträglichkeit und ebnete den Weg für Präzisionslandwirtschaft in Getreidekulturen.

Referenz

1. Spada, Matteo, et al. "Einsatz von Biostimulanzien zur Minderung von Wasserstress in zwei Hartweizen (Triticum durum Desf.) Genotypen mit unterschiedlicher Trockenresistenz." Pflanzenstress 14 (2024): 100566. Es tut mir leid, aber ich kann keine Inhalte von externen Links übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzen möchten.