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Origin, fate and function of wheat genes noncollinear with the other cereal genomes

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Sequenziamento del più grande cromosoma del grano

Sequenziamento del più grande cromosoma del grano

Cambiamento climatico e Ambiente

Il grano (Triticum spp.) è una delle colture più importanti al mondo, ma le dimensioni e la complessità del suo genoma hanno limitato i progressi nel sequenziamento e nella caratterizzazione. Studi recenti hanno suggerito che le duplicazioni e i riordinamenti del gene sono stranamente comuni nel grano in confronto ad altre piante coltivate. Il progetto NONCOLLINEARGENES ("Origin, fate and function of wheat genes noncollinear with the other cereal genomes") mirava a usare la sequenza di riferimento del cromosoma 3B prodotta dal progetto 3BSEQ, finanziato dalla francese ANR, per comprendere meglio il ruolo della duplicazione nell'evoluzione del genoma del frumento. Sono stati usati strumenti bioinformatici per confrontare il cromosoma 3B nel grano con quello del riso (Oryza sativa), di una pianta erbacea (Brachypodium distachyon) e di sorgo (Sorghum bicolor). In particolare, il progetto ha esaminato i geni non collineari, o non sintenici, che sono gruppi funzionali di geni che si trovano in posizioni sparpagliate sul cromosoma e risultano dalla intensa attività di duplicazione. Essi hanno trovato un tasso elevato di non sintenia nel cromosoma 3B (38 %, in confronto al 5 % per le altre specie), a indicare che l'evoluzione del grano ha recentemente subito un'accelerazione. Queste erano particolarmente comuni sui bordi esterni del cromosoma. I risultati indicano inoltre che i geni non sintetici offrono una diversità funzionale e possibilità di adattamento. Inoltre è stato confermato che la duplicazione del gene è insolitamente comune sul cromosoma 3B. Il grano ha mostrato un tasso doppio di duplicazione intracromosomica in confronto alle altre specie, e l'82 % di questi eventi si è verificato negli ultimi 40 milioni di anni. NONCOLLINEARGENES ha confermato che il grano ha subito una rapida evoluzione nella sua storia recente e ha fornito nuove nozioni sull'impatto funzionale delle duplicazioni. La conoscenza acquisita contribuisce in modo significativo alla crescente comprensione della complessa genetica del grano.

Parole chiave

Grano, cromosoma 3B, duplicazione gene, genoma cereale, bioinformatica, non sintenico, genetica

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