Untersuchung der Strukturvariantenlandschaft im dynamischen Genom einer jungen allopolyploiden Kulturpflanze

• Antragsteller: Professor Dr. Rod Snowdon
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458716530

Die junge allopolyploide Kulturpflanze Brassica napus (Raps, Canola) hat ein ungewöhnlich dynamisches Genom. Mittels Long-Read-Sequenzierung entdeckten wir kürzlich, dass bis zu 10% aller Gene in einem gegebenen B. napus-Genotyp von funktionell relevanten, genomweiten Genkonversionen bzw. Deletionen betroffen sind, mit hoher Relevanz für die Pflanzenentwicklung und -züchtung. Aufgrund der vorherrschenden Größe (100bp~5kb) sind die meisten genomweiten Strukturvarianten (SV) im hochgradig duplizierten B. napus-Genom mit Short-Read-Sequenzierung nicht nachweisbar, weshalb ihre Mechanismen und evolutionären Konsequenzen kaum untersucht wurden. Basierend auf robusten Methoden, die wir in umfangreichen Vorarbeiten entwickelten, möchten wir hier die SV-Landschaft des B. napus-Pangenoms durch Long-Read-Sequenzierung in 100 genetisch diversen Akzessionen erfassen. Mit dem B. napus "Pangemome SV Atlas" soll ein wertvolles Datenbasis zur Verfügung gestellt werden, um SV-Mechanismen aufzudecken und große Short-Read-Datensätze aus früheren Studien unter Berücksichtigung von SV zu re-analysieren. Durch die Identifizierung von Sequenzmotiven, die mit genomweiten SV-Bruchpunkten assoziiert sind, sowie die Untersuchung von SV-Mustern im Zusammenhang mit der 3D-Genomstruktur und Chromatin-Interaktionen, sollen biologische Einblicke in die Entstehungsmechanismen für SV gewonnen und eine Grundlage für prädiktive Modelle zur Vorhersage und Nutzung von SV in der Züchtung geschaffen werden. In einer praktischen Fallstudie werden wir den SV-Atlas verwenden, um SV in Blühgenen mit ökogeografischen Anpassungsmerkmalen zu assoziieren, um neue Einblicke in die Rolle von SV in der Evolution und Anpassung polyploider Kulturpflanzen zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen