| 귀리 게놈 초안 작성 | ||
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  중국과학원 분자식물과학탁월혁신센터 Han Bin(韓斌) 원사 연구팀은 영국 존 이네스 센터(John Innes Centre) 연구팀과 공동으로 화본과, 귀리속 일년생 초본식물 2배체 귀리 Avena strigosa 게놈 서열의 초안을 작성하고 항미생물 방어 화합물 아베인(avenine)의 생합성 유전자 클러스터를 완전하게 분석했다. 해당 연구 성과는 국제학술지 "Nature-Communication"에 온라인으로 게재되었다. 진핵 생물에서 무작위로 조직되지 않은 유전자는 게놈 진화와 기능에서 중요한 역할을 한다. 대부분 진핵 생물의 게놈에는 오페론이 없다. 하지만 서열은 관련이 없지만 기능적으로 관련이 있고 물리적 위치에서 무더기로 존재하는 일부 유전자가 있다. 이러한 "유사 오페론" 유전자 클러스터에서 가장 눈에 띄는 예는 식물 체내에서 특수 대사산물을 합성하는 유전자 클러스터이다. 기존의 연구에 따르면 이러한 클러스터 경로는 미생물 수준의 유전자 전송에 의해 생성되지 않지만 실제 형성 메커니즘에 대해 거의 알지 못한다. 아베인은 귀리속에 특이적으로 존재하는 항미생물 방어 화합물로 아베인의 생합성 경로는 가장 전형적인 식물 생합성 유전자 클러스터 중 하나이다. 연구진은 근단에서 아베인 특이 합성이 가능한 2배체 귀리 종인 Avena strigosa를 채택하여 3세대 시퀀싱 기술-Nanopore, 광학 스펙트럼 기술-BioNano DLS 및 Hi-C 염색체 형상 포획 기술을 이용하여 해당 귀리 게놈의 고품질 염색체 등급 조립을 달성했다. 게놈 3.53Gb를 조립하고, scaffold N50은 73.4Mb에 달했다. 귀리 게놈 중의 반복 서열은 게놈의 약 81.1%를 차지하며, 애초 예측(Ab initio prediction), 동종단백질 정보 및 전사체 데이터를 결합하여 총 34,928개의 고신뢰성 유전자를 주석하였다. 해당 연구는 조립으로 획득한 전체 게놈 정보를 기반으로 아베인 합성 유전자 클러스터를 완전히 분석하고, 아베인 합성 경로의 마지막 두개 결실 단계를 확정하였으며, 담배속 식물 Nicotiana benthamiana의 일시 발현을 통해 전체 합성 경로를 재구성했다. 아울러, 유전자 클러스터의 기원과 다양한 귀리 품종 간의 차이점도 비교 분석했다. 게놈 조립 및 DNA 형광 제자리 혼성화(FISH) 결과는 모두 아베인 합성 유전자 클러스터가 1호 염색체 긴 팔 끝의 서브텔로미어(subtelomere) 구역에 위치하고 해당 유전자 클러스터는 귀리속에 특이적으로 존재함을 나타냈다. 해당 연구는 진핵 생물 게놈의 가소성과 적응적 진화에 대한 새로운 관점을 제공하고 밀과 기타 곡물의 줄기녹병 등 질병에 대한 저항성을 개선하기 위한 분자적 근거를 제공했다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/5/457273.shtm |
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