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. Введение

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
1,27
1
0,08
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

KK5KK1_CL176
KK5KK1_CL200
KK5KK1_CL2
KK5KK1_CL83
KK5KK1_CL169
KK5KK1_CL182
KK5KK1_CL152
KK5KK1_CL178
KK5KK1_CL169
Три повтора, гипотетически более
специфичные для генома Aegilops ventricosa
Высококопийные повторы
KK5KK1_27CL169_TR_1_x_118nt _ref2_KC290897_1_Triticum_aestivum_clone_pTa-505_FISH-positive_repetitive_sequence
KK5KK1_27CL169_TR_1_x_118nt _ref2_KC290898_1_Triticum_aestivum_clone_pTa-835_FISH-positive_repetitive_sequence
KK5KK1_27CL169_TR_1_x_118nt
_ref2_KC290896_1_Triticum_aestivum_clone_pTa-86_FISH-positive_repetitive_sequence
KK5KK1CL169

11. Результаты

kk5 Ae.
kk1 Ae.
kk5 Ae.
Ventricosa
Tauschii
Ventricosa
T38.1(AE761)
T21.1(K112)
T38.1(AE761)
1064
1112
49
51
kk2 Ae. Tauschii
kk5 Ae.
kk2 Ae.
kk5 Ae.
T36.1(K608)
Ventricosa
Tauschii
Ventricosa
T38.1(AE761)
T36.1(K608)
T38.1(AE761)
1010
966
51
49
kk4 Aegilops
kk5 Ae.
kk4 Aegilops
kk5 Ae.
Tauschii
Ventricosa
Tauschii
Ventricosa
kk1 Ae. Tauschii
Cluster
Size
164
2176
Cluster
Size
161
1976
T21.1(K112)
Cluster
Size
T22.1(K1216)
T38.1(AE761)
T22.1(K1216)
T38.1(AE761)
175
2018
1008
1010
50
50
kk3 Ae.Tauschii
kk5 Ae.
kk3
kk5 Ae.
T44.1(K428)
Ventricosa
Ae.Tauschii
Ventricosa
T38.1(AE761)
T44.1(K428)
T38.1(AE761)
cluster
Size
-
-
Повтор
KK5KK1CL164
-
-

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.