El arroz es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo y la mejora continua de las variedades de arroz se debe a la utilización y extracción de recursos de germoplasma, especialmente la extracción y utilización de genes de élite.
Un nuevo estudio titulado “Las inversiones generalizadas dan forma a la diversidad genética y fenotípica en el arroz” y publicado en Science Bulletin ha sido dirigido por el Prof. Lianguang Shang (Instituto de Genómica Agrícola de Shenzhen, Academia China de Ciencias Agrícolas), el Prof. Qian Qian (Instituto Nacional de Yazhouwan Laboratorio) y el Prof. Shaokui Wang (Laboratorio Estatal Clave para la Conservación y Utilización de Agrobiorrecursos Subtropicales, Universidad Agrícola del Sur de China).
La rica diversidad genética de los recursos mundiales de germoplasma de arroz proporciona una base importante para el mejoramiento genético de los rasgos favorables del arroz. Por lo tanto, es de gran importancia para el mejoramiento y mejoramiento del arroz promover continuamente la elucidación de la diversidad del genoma de la población de arroz y la exploración en profundidad de la excelente variación natural del arroz.
Como herramienta molecular clásica, las variantes simples tradicionales, como el polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en el genoma del arroz, se han utilizado ampliamente en el campo de la genética de poblaciones de arroz durante más de 10 años, y existe una necesidad urgente de desarrollar nuevos recursos genéticos. lo que gradualmente llama la atención sobre la aplicación de la genética de poblaciones a variantes estructurales complejas.
La inversión es un tipo de variación estructural compleja en el genoma. Este estudio aplicó datos de secuenciación genómica PacBio o Nanopore de 377 muestras de arroz cultivadas y silvestres en todo el mundo para construir un mapa a gran escala de variación de inversión genómica , que es el conjunto de datos de inversión genómica más grande a nivel poblacional en arroz hasta la fecha.
Los efectos de la variación de la inversión en la estructura y función de los genes se analizaron en todo el genoma, revelando que los genes relacionados con la respuesta al estrés estaban obviamente enriquecidos dentro o cerca de las inversiones, lo que reveló la importante influencia de la variación de la inversión en la resistencia al estrés del arroz.
En combinación con los datos del transcriptoma de una población de súper pangenoma, se llevó a cabo un análisis eQTL de la variación de la inversión e identificó 863 sitios de inversión genómica relacionados con la variación del nivel de expresión de 4722 genes. Se estudió en detalle un eQTL local, OsINV10, que afectó significativamente el nivel de expresión de MADS56. También se localizó un punto de ruptura de OsINV10 en la región promotora del gen MADS56. El análisis funcional y el análisis de haplotipos indicaron que este gen puede estar relacionado con la resistencia al calor del arroz.
Los análisis de tolerancia al calor sobre sobreexpresión y mutantes knockout confirmaron que este gen puede regular positivamente y mejorar la resistencia al calor del arroz. Después de la evaluación de la frecuencia de la población, se encontró que el genotipo de inversión se distribuyó en el 74,8% de la población de arroz índica y en el 6,0% de la población de arroz japónica, lo que puede ser una fuente importante de diferenciación de la resistencia al calor entre el arroz índica y el arroz japónica.
Este estudio resumió los patrones de variación funcional de la inversión genómica en poblaciones de arroz, confirmó el importante papel de la inversión en la expresión genética funcional y la variación fenotípica del arroz, y proporcionó una base importante y un modelo de investigación para explotar plenamente el potencial genético de las inversiones del arroz y su posterior Aplicación en el mejoramiento moderno del arroz.
Más información: Wenchuang He et al, Las inversiones generalizadas dan forma a la diversidad genética y fenotípica del arroz, Science Bulletin (2023). DOI: 10.1016/j.scib.2023.12.048
