Mitochondriale Genome von Pflanzen (Mitogenome) sind entscheidend für das Verständnis nukleozytoplasmatischer Interaktionen, der Pflanzenevolution und der Züchtung zytoplasmatischer männlicher steriler Linien. Ihre vollständige Zusammenstellung ist jedoch aufgrund häufiger Rekombinationsereignisse und horizontaler Gentransfers eine Herausforderung. Herkömmliche Methoden unter Verwendung von Sequenzierungsdaten von Illumina, PacBio und Nanopore führen häufig zu einer unzureichenden Vollständigkeit der Zusammenstellung, geringen Sequenzierungsgenauigkeit und hohen Kosten, was ihre Anwendbarkeit einschränkt. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht Bedarf an einer effizienteren und genaueren Zusammenstellungsmethode, um eingehende Forschungen zu pflanzlichen Mitogenomen durchführen zu können.
Forscher der Nanjing Forestry University haben in Zusammenarbeit mit der Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences und der Chinese Academy of Agricultural Sciences ein effizientes Zusammenstellungs-Toolkit (PMAT) für die De-novo-Zusammenstellung pflanzlicher Mitogenome unter Verwendung von HiFi-Sequenzierungsdaten mit geringer Abdeckung entwickelt. Die Studie (DOI: 10.1093/hr/uhae023) wurde am 26. Januar 2024 in der Zeitschrift Horticulture Research veröffentlicht und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Genomforschung dar.
PMAT behebt die Einschränkungen traditioneller Methoden zur Assemblierung mitochondrialer Genome durch die Verwendung hochpräziser HiFi-Sequenzierungsdaten mit langen Leselängen. Dies ermöglicht die Überbrückung der meisten Wiederholungen und die Generierung vollständiger und genauer mitochondrialer Genomsequenzen. Das Toolkit umfasst zwei Modi: „autoMito“ und „graphBuild“. Der Modus „autoMito“ bietet einen einstufigen Assemblierungsprozess, während der Modus „graphBuild“ die manuelle Auswahl geeigneter Samen für die Assemblierung ermöglicht und so Flexibilität und Benutzerkontrolle gewährleistet. Die Forscher haben die Mitogenome von 13 Pflanzenarten erfolgreich assembliert, darunter Eudikotyledonen, Monokotyledonen und Gymnospermen. So wurde beispielsweise das mitochondriale Genom von Arabidopsis thaliana zu einem typischen einzelnen ringförmigen Chromosom mit einer Länge von 367.810 Basenpaaren neu zusammengesetzt, das nur geringfügige Unterschiede zum veröffentlichten Referenzgenom aufwies. Darüber hinaus erforderte PMAT nur minimale Sequenzierungsdaten, um vollständige Assemblierungen zu erreichen, was es zu einer kostengünstigen Lösung für groß angelegte Genomstudien machte.
Die Arbeit wurde vom National Key Research and Development Plan of China (2021YFD2200202) und dem Key Research and Development Project of Jiangsu Province, China (BE2021366) unterstützt. Die Arbeit wurde außerdem von der Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20220414), der Natural Science Foundation of the Higher Education Institutions of Jiangsu Province (22KJB220003), der National Natural Science Foundation of China (31901331) und dem Innovation Program of Chinese Academy of Agricultural Sciences unterstützt.
https://academic.oup.com/hr/article/11/3/uhae023/7588823?login=false
