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イネ科の穀物・薬用作物であるソフトシェルテッド・アドレイ（品種）のゲノムアセンブリーとアノテーション
Genome Assembly and Annotation of Soft-Shelled Adlay ( Variety ), a Cereal and Medicinal Crop in the Poaceae Family.
PMID: 32528499 PMCID: PMC7247446. DOI: 10.3389/fpls.2020.00630.
抄録
アッドレイ（adlay）は、アジアでは穀物や薬用作物として栽培されているイネ科の一年草である。しかし、その重要性にもかかわらず、この植物種を分子レベルで理解し、育種戦略の改善に役立てるためのゲノムリソースはまだ限られている。そこで我々は、PacBioとIlluminaのシーケンシングデータを用いて、韓国の品種（ソフトシェルアドレイ）Johyunのゲノム草案をアセンブルして作成した。推定ゲノムサイズ（1.56Gb）の82.1％に相当する長さ1.28Gbのスキャフォールド配列3,362本をアセンブルした。ゲノムの完全性は、BUSCO angiosperm遺伝子の91.4％の存在とイルミナペアエンドリードの98.3％のマッピング率によって確認された。ゲノムの約77.0％がリピート配列によって占められており、そのほとんどがアンド-型レトロトランスポゾンであり、エビデンスに基づいたゲノムアノテーションにより、タンパク質をコードする39,574個の遺伝子が予測され、そのうち85.5％が機能的にアノテーションされていることが判明した。そのうち85.5%が機能的にアノテーションされたタンパク質コード化遺伝子である。トランスクリプトームプロファイリングの結果、種子では他の組織と比較して異なる発現を示す遺伝子が3,988個あり、そのうち種子では1,470個の遺伝子が強くアップレギュレーションされ、最も濃縮されたGene Ontology用語は糖質代謝とタンパク質代謝に割り当てられた。さらに、種子特異的なコイシン遺伝子18個を含む76個の貯蔵タンパク質遺伝子と、種に特有のBX化合物であるコイソールを含むベンゾオキサジノイド（BX）の生合成に関与する13個の候補遺伝子を同定した。これらの遺伝子を解析することで、種子のタンパク質含有量の高さや薬効成分の生合成など、ソフトシェルアッドレイ特有の特徴の理解を深めることができます。これらのゲノム配列データは、この植物種の分子育種や薬理学的研究のための貴重なリソースとなるでしょう。
, also called adlay or Job's tears, is an annual herbal plant belonging to the Poaceae family that has been cultivated as a cereal and medicinal crop in Asia. Despite its importance, however, genomic resources for better understanding this plant species at the molecular level and informing improved breeding strategies remain limited. To address this, we generated a draft genome of the variety (soft-shelled adlay) Korean cultivar, Johyun, by assembly, using PacBio and Illumina sequencing data. A total of 3,362 scaffold sequences, 1.28 Gb in length, were assembled, representing 82.1% of the estimated genome size (1.56 Gb). Genome completeness was confirmed by the presence of 91.4% of the BUSCO angiosperm genes and mapping ratio of 98.3% of Illumina paired-end reads. We found that approximately 77.0% of the genome is occupied by repeat sequences, most of which are and -type retrotransposons, and evidence-based genome annotation predicts 39,574 protein-coding genes, 85.5% of which were functionally annotated. We further predict that soft-shelled adlay diverged from a common ancestor with sorghum 9.0-11.2 MYA. Transcriptome profiling revealed 3,988 genes that are differentially expressed in seeds relative to other tissues, of which 1,470 genes were strongly up-regulated in seeds and the most enriched Gene Ontology terms were assigned to carbohydrate and protein metabolism. In addition, we identified 76 storage protein genes including 18 seed-specific coixin genes and 13 candidate genes involved in biosynthesis of benzoxazinoids (BXs) including coixol, a unique BX compound found in species. The characterization of those genes can further our understanding of unique traits of soft-shelled adlay, such as high seed protein content and medicinal compound biosynthesis. Taken together, our genome sequence data will provide a valuable resource for molecular breeding and pharmacological study of this plant species.
Copyright © 2020 Kang, Kim, Choi, Lee, Kim, Lee, Kim, Shin, Kim, Nam, Kang, Kwon, Oh, Lee and Kim.