Genetics Assisted Assembly of Complex Genomes

Genetics Assisted Assembly of Complex Genomes

Aantal projecten

1

Organisatie onderdeel

WR-cap TU

Project code

LWV20085

Primaire MMIP

Landbouw, Water, Voedsel>Sleuteltechnologieën LWV>Biotechnologie en Veredeling

Start datum

01/01/21

Eind datum

31/12/23

Samenvatting

Met 4 en 6 kopieën (homologen) per chromosoom zijn de auto-tetraploïde aardappel en de auto-hexaploïde chrysant uitdagende gewassen voor kwantitatieve genetica van complexe eigenschappen, zoals opbrengst, resistentie en kwaliteit. Tot nu toe zijn er geen goede strategieën om tot een assemblage te komen van complexe polyploïde genomen. In dit voorstel komen we tot een strategie om, gebruik makend van genetica, te komen tot assemblage van polyploïde genomen. Deze stelt ons vervolgens in staat om ook voor kwantitatieve eigenschappen gerichter en sneller te veredelen.

Doel van het project

Dit voorstel draag bij aan prioriteit 44 en 45; en in het speciaal aan de technologieën Bio-informatica en big data om complexe genomen te reconstrueren, te vergelijken en verschillen te interpreteren en modellen en software hiervoor te ontwikkelen.

Relatie met missie (Motivatie)

Door kennis van de genoomdynamiek en de beschikbaarheid van een goede referentiesequentie kan er in polyploïde gewassen gerichter veredeld worden voor kwantitatieve eigenschappen zoals kwantitatieve ziekteresistentie, droogtetolerantie en zouttolerantie. Hierdoor wordt de teelt van
polyploïde gewassen zoals aardappel van chrysant duurzamer.

Geplande acties

De focus van het eerste project jaar is voor Aardappel op het verkrijgen van de resterende data (uit lopende samenwerkingen met de aardappel partners is veel van de benodigde data al voorhanden) en dit vervolgens te gebruiken voor de implementatie van de beoogde stappen in een eerste iteratie van de pijplijn voor gefaseerde genoom assembly. Deze zal voornamelijk gebruik maken van de simpele segregatie types (men name de simplex x nulliplex merkers) om sequentie reads in fase-specifieke bakjes te sorteren en vervolgens te assembleren. Voor Chrysant is de focus van het eerste jaar op de ontwikkeling van de benodigde kruisingspopulatie (bij de bedrijven) en het genereren van sequentie informatie voor de twee ouders van deze populatie.

In het tweede project jaar worden gefaseerde aardappel assemblies gebruikt om complexere scenario’s (bijvoorbeeld regio’s waar het genoom een overgang heeft van vier verschillende fase’s naar twee of meer fases die homozygoot zijn en/of regio’s met copy number variatie) te identificeren en op te lossen. Ook zal onderzocht worden hoe meer complexe segregatietypes (bijvoorbeeld simplex x simplex en duplex x nuliplex) gebruikt kunnen worden om de informatiedichtheid verder uit te breiden, waardoor we meer informatie krijgen om de lastigere overgangen, die hiervoor beschreven zijn, beter in kaart te kunnen brengen. Dit leidt tot de tweede, verbeterde iteratie van de pijnlijn. Voor Chrysant wordt de genotypering dataset gegenereerd m.b.v. het sequencen van het volledige genoom van alle nakomelingen op lage diepte. Deze data worden vervolgens gebruikt om de universele toepassing van de pijplijn verder uit te breiden richting het kunnen werken met een hexaploïde kruising.

Het derde project jaar focust zich op het inbouwen van alle complexe genoom scenario’s in de uiteindelijke pijplijn die aan het eind opgeleverd zal worden. Voor zowel aardappel als chrysant zal er een vergelijking gemaakt worden in genoomvolgorde binnen de homologe chromosomen van één chromosoom als wel tussen de verschillend chromosomen. In deze synteny analyse leggen we de 8 beschikbare haploide genoomsequenties van elk chromosoom van aardappel en de 12 genoomsequenties van elk chromosoom van chrysant naast elkaar om zo, bijvoorbeeld, zowel structurele (bijvoorbeeld inversies) als aanwezigheid/afwezigheid analyse van genen (of hele stukken DNA) op specifieke subgenomen die kunnen resulteren in meiose problemen en dus lastige kruisingen, koppeling tussen gunstige en ongunstige allelen van gelinkte genen te kunnen bepalen. Deze informatie kan dan gebruikt worden om op de beste manier gunstige genen (of allelen) van de verschillende subgenomen bij elkaar te brengen in nieuwe toekomstige polyploide rassen.

Zowel de pijplijn als de synteny-analyse zullen worden opgeschreven voor publicatie.

Aantal projectleiders

1

Naam projectleider

Richard Finkers
Terug

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.