Исследование повторяющихся последовательностей в Aegilops ventricosa

1. Исследование повторяющихся последовательностей в Aegilops ventricosa

ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева
Кафедра селекции и семеноводства
Выполнила – Минькова Яна Вадимовна
Научный руководитель – Дивашук Михаил Георгиевич, кандидат биологических
наук, доцент кафедры генетики, селекции и семеноводства ФГБОУ ВО «Российский
государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева»

2. Введение

Используемые образцы – виды рода Aegilops, ценные для изучения
культуры, способные решать проблемы устойчивости к болезням,
вредителям, холоду, засухе, расширить неизбежно ограниченную
генетическую базу современных сортов.
Aegilops
ventricosa
Aegilops
tauschii

3.

Повторяющиеся последовательности ДНК – являются
основным компонентом ядерного генома растений.
Например, у злаков к ним относится до 90-95% ядерной ДНК.
И так как генетический аппарат растений весьма
консервативен, то повторяющиеся последовательности,
ввиду своего разнообразия, стали ценным инструментом
для изучения эволюции геномов, филогенетических
исследований, поиска специфических последовательностей
и создания маркеров.

4. Цели и задачи:

Цель: Получение обобщенной совокупной информации о
количественном и качественном составе повторяющихся
последовательностей ДНК на примере Aegilops ventricosa.
Задачи:
1. Первичная обработка сиквенсов 4 образцов Aegilops tauschii и 1
образца Aegilops ventricosa после проведения полногеномного
секвенирования на платформе Illumina.
2. Кластерный анализ с помощью пайплайна RepeatExplorer2.
3. Отбор и анализ полученных кластеров.

5. Методика проведения исследований

Выделение ДНК СТАВ-методом
Секвенирование с помощью NGS (Illumina NextSeq) пяти образцов Aegilops:
Aegilops Tauschii T21.1 (KK1);
Aegilops Tauschii T36.1 (KK2);
Aegilops Tauschii 44.1(KK3);
Aegilops Tauschii T22.1 (KK4);
Aegilops ventricosa T38.1 (KK5)

6.

Оценка качества секвенирования в веб версии FastQC
Trimmomatic: Обрезка низких по качеству частей ридов

7.

Обработка ридов в RepeatExplorer:
даёт понимание о структуре
репитома анализируемых
образцов
Blast: выравнивание консенсусов кластеров на
собственную базу данных повторов и глабольные
базы NCBI
Пример выравнивания консенсуса отобранного повтора
Изображение графа кластера
сателлитных последовательностей

8. Результаты

Большую часть повторяющейся ДНК в
образце Aegilops ventricosa составляют
мобильные элементы, из них больший
процент имеют мобильные элементы
класса 1 – 85,6%, причём заметно
превалирует Ty3-gypsy – 47,48%.
Мобильные элементы класса 2
составили 3,01%.
Сателлитная ДНК составляет 1,27%.
Суммарно все повторяющиеся
последовательности ДНК составили
93,94%.
Aegilops ventricosa
1
0,08
1,27
6,35
2,77
3,01
26,69
47,48
Total Ty1-copia
Total Ty3-gypsy
LINE
DNA transposon
Total rDNA
Satellites
Unclassified organelle
Plastid

9. Результаты

10. Результаты

Повтор kk5kk1cl169

11. Выводы

1. В результате биоинформатического анализа с помощью пайплайна
RepeatExplorer сиквенсов 4 образцов Aegilops tauschii и 1 образца Aegilops
ventricosa было установлено, что копийность LTR-ретротранспозонов Ty3-gypsy
у Aegilops tauschii составляет 53,83%, у Aegilops ventricosa 47,48%; копийность
LTR-ретротранспозонов Ty1-copia составляет 25,73% и 26,69% соответсвенно.
2. После проведения биоинформатического анализа было установлено, что
среди LTR-ретротранспозонов Ty3-gypsy наибольшую копийность имеет
семейство Athilla (в образцах Aegilops tauschii – 27,85%, в Aegilops ventricosa –
26,43%); среди Ty1-copia наибольшую копийность показало семейство Angela
(в образцах Aegilops tauschii 21,29%, в Aegilops ventricosa – 20,29%).

12. Выводы

3. С помощью биоинформатических методов было установлено три повтора,
гипотетически более специфичные для генома Aegilops ventricosa, поскольку
количество ридов находится в соотношении более 80% от ventricosa и менее 20% от
tauschii. Эта пропорция сохраняется вне зависимости от образца Aegilops tauschii.
Один из них (kk5kk1cl169) имеет гомологичные повторы из базы NCBI найденные в
мягкой пшенице.
4. В результате биоинформатического анализа была отмечена полиморфность
последовательности повтора kk5kk1cl164, в результате повторных запусков с
образцом kk2, kk3 и kk4, однако идентичность последовательности мономера
повтора в запуске с образцом kk3 гораздо ниже. Возможно говорить о различиях в
последовательности данного повтора в зависимости от образца, что может быть
использовано в дальнейших исследованиях в зависимости от поставленных задач.