Biljni mitohondrijalni genomi (mitogenomi) su ključni za razumevanje nukleocitoplazmatskih interakcija, evolucije biljaka i uzgoja citoplazmatskih muških sterilnih linija. Međutim, njihovo kompletno sastavljanje je izazovno zbog čestih događaja rekombinacije i horizontalnih transfera gena.
Tradicionalne metode koje koriste podatke sekvenciranja Illumina, PacBio i Nanopore često rezultiraju lošom kompletnošću sklapanja, niskom preciznošću sekvenciranja i visokim troškovima, ograničavajući njihovu primenljivost. Na osnovu ovih izazova, postoji potreba za efikasnijom i tačnijom metodom sklapanja za sprovođenje dubinskog istraživanja mitogenoma biljaka.
Istraživači sa Univerziteta za šumarstvo u Nanjingu, u saradnji sa Pekinškom akademijom za poljoprivredu i šumarstvo i Kineskom akademijom poljoprivrednih nauka, razvili su efikasan komplet alata za montažu (PMAT) za novo sastavljanje biljnih mitogenoma koristeći podatke sekvenciranja HiFi niske pokrivenosti.
Studija je objavljena u časopisu Horticulture Research 26. januara 2024., pokazujući značajan skok u istraživanju genomike.
PMAT se bavi ograničenjima tradicionalnih metoda sastavljanja mitohondrijalnog genoma korišćenjem visoko preciznih dugo čitanih podataka HiFi sekvenciranja. Ovo omogućava obuhvatanje većine ponavljanja i generisanje kompletnih i tačnih sekvenci mitohondrijalnog genoma.
Komplet alata uključuje dva režima: „autoMito“ i „graphBuild“. Režim „autoMito“ omogućava proces sklapanja u jednom koraku, dok „graphBuild“ režim omogućava ručni izbor odgovarajućih semena za sklapanje, obezbeđujući fleksibilnost i kontrolu korisnika.
Istraživači su uspešno sastavili mitogenome 13 biljnih vrsta, uključujući eudikote, monokote i golosemenice. Na primer, mitohondrijalni genom Arabidopsis thaliana ponovo je sastavljen u tipičan jedan kružni hromozom sa dužinom od 367.810 parova baza, pokazujući samo male razlike u odnosu na objavljen referentni genom.
Pored toga, PMAT je zahtevao minimalne podatke o sekvenciranju da bi se postigao kompletan sklop, što ga čini isplativim rešenjem za velike genomske studije.
Dr Zhikiang Vu, jedan od vodećih istraživača, prokomentarisao je: „PMAT predstavlja značajan napredak u oblasti biljne genomike. Prevazilaženjem izazova tradicionalnih metoda sklapanja, PMAT pruža sveobuhvatan i tačan pogled na mitogenome biljaka, omogućavajući dublji uvid u evolucija i oplemenjivanje biljaka“.
Razvoj PMAT-a značajno utiče na istraživanje i oplemenjivanje genoma biljaka. Nudeći pouzdan metod za sklapanje biljnih mitogenoma, PMAT ubrzava studije o varijaciji genoma i njegovim efektima na osobine biljaka. Ovo poboljšava napore oplemenjivanja za poboljšanje otpornosti useva, prinosa i kvaliteta.
Pored toga, hvatanje više mitohondrijalnih konformacija otvara nove puteve istraživanja evolucione dinamike biljnih genoma.
