Tiến hóa của hệ gen chi Oryza thông qua lăng kính tứ bội (tetraploid lens)

 Tiến hóa của hệ gen chi Oryza thông qua lăng kính tứ bội (tetraploid lens)

Alice Fornasiero, Tao Feng, Noor Al-Bader, Aseel Alsantely, Saule Mussurova, Nam V. Hoang, Gopal Misra, Yong Zhou, Leonardo Fabbian, Nahed Mohammed, Luis Rivera Serna, Manjula Thimma, Victor Llaca, Praveena Parakkal, David Kudrna, Dario Copetti, Shanmugam Rajasekar, Seunghee Lee, Jayson Talag, Chandler Sobel-Sorenson, Marie-Christine Carpentier, Olivier Panaud, Kenneth L. McNally, Jianwei Zhang, Andrea Zuccolo, M. Eric Schranz2 & Rod A. Wing. 2025. Oryza genome evolution through a tetraploid lens. Nature Genetics; Volume 57 | May 2025 | 1287–1297

Oryza là một chi rất đáng chú ý có tất cả 27 species và 11 genome types, với kích cỡ hệ gen biến thiên trong độ lớn ~3.4-fold, chứa đựng nguồn gen gần như chưa được khai thác, vẫn có thể được dùng, được khai thác và tiếp tục thuần hóa  mới. Ở đây, người ta giới thiệui 11 assemblies ở mức độ nhiễm sắc thể (chí tứ bội, hai lưỡng bội) trong ngữ cảnh của ~15 triệu nắm tiến hóa và chỉ ra rằng hệ gen cốt lõi của chi Oryza (sub) chỉ lớn  khoảng ~200 Mb và mang tính đồng dạng di truyền lớn (largely syntenic), trong khi,  các phần còn lại trong nhân “nuclear fractions” (~80–600 Mb) được xếp xen kẽ, tiến hóa một cách nhanh chóng và mềm  mại (plastic and rapidly evolving). Đối với halophyte của Oryza coarctata, tác giả thấy mặc dù có phân đoạn gen trong các hệ gen phụ (subgenomes), nhưng các gen có tính chất tương đồng (homoeologous) được biểu hiện ở những mức độ cao hơn trong một subgenome nào đó so với các khác theo hình thức “mosaic” (đan xen lẫn nhau), chứng tỏ có sự tương đương của subgenome. Sự tích hợp như vậy của 11 genome tham chiếu mới với cơ sở dữ liệu của genome được công bố trước đây  cung cấp một cách nhìn hoàn chỉnh về hậu quả của tiến hóa đối với sự đa dạng hệ gen (genome diversification) ở trong chi này (Oryza).

Xem https://www.nature.com/articles/s41588-025-02183-5

 

Hình | Phác họa  nền tảng “syntenic” (quan hệ đồng dạng di truyền) và tái xếp đặt về cấu trúc quy mô lớn của 12 loài thuộc chi Oryza (21 (sub)genomes) với nhóm loài bền ngoài chi L. perrieri. Biều đồ “Riparian plot” biểu thị các vùng “macro-syntenic” và sự tái cấu trúc diện rộng ( lặp đoạn rất lớn và chuyển vị rất lớn) giữa các nhiễm sắc thể của 12 loài Oryza (21 (sub)genomes) và outgroup species là loài Leersia perrieri. Các kiểu gen được biểu thị tùy theo thứ tự có tính chất phylogenetic (di truyền huyết thống) trong chi này, từ trên cùng (O. sativa (genome AA)) đến tận đáy (O. meyeriana (genome GG)). Mỗi nhiễm sắc thể được cho màu khác nhau theo thứ tự: Chr1, màu cam; Chr2, màu beige; Chr3, màu celeste; Chr4, màu steel blue; Chr5, màu navy blue; Chr6, màu tím đậm; Chr7, màu plum; Chr8, màu magenta; Chr9, màu raspberry; Chr10, màu đỏ ruby; Chr11, màu coral; Chr12, màu salmon. Nhiễm sắc thể được đo lường bằng độ dài “assembly length”.