No abstract

Progress in genome sequencing, assembly and analysis allows for a deeper study of agricultural plants’ chromosome structures, gene identif ication and annotation. The published genomes of agricultural plants proved to be a valuable tool for studing gene functions and for marker-assisted and genomic selection. However, large structural genome changes, including gene copy number variations (CNVs) and gene presence/absence variations (PAVs), prevail in crops. These genomic variations play an important role in the functional set of genes and the gene composition in individuals of the same species and provide the genetic determination of the agronomically important crops properties. A high degree of genomic variation observed indicates that single reference genomes do not represent the diversity within a species, leading to the pangenome concept. The pangenome represents information about all genes in a taxon: those that are common to all taxon members and those that are variable and are partially or completely specif ic for particular individuals. Pangenome sequencing and analysis technologies provide a large-scale study of genomic variation and resources for an evolutionary research, functional genomics and crop breeding. This review provides an analysis of agricultural plants’ pangenome studies. Pangenome structural features, methods and programs for bioinformatic analysis of pangenomic data are described.

No abstract

Геномные технологии претерпели значительные изменения с момента публикации первой последовательности генома растения Arabidopsis thaliana. Исследователи приняли на вооружение новые алгоритмы и технологии секвенирования и биоинформационные подходы для получения геномной последовательности, транскриптома и экзома для модельных и культурных видов растений, что позволило сделать глубокие выводы о биологии растений. В результате снижения затрат на секвенирование благодаря улучшению методов сборки и анализа геномов, количество и качество секвенированных геномов растений постоянно растет. В течение последних двадцати лет опубликовано более 300 геномных последовательностей растений. Хотя многие из опубликованных геномов считаются неполными, они, тем не менее, оказались ценным инструментом для идентификации генов-кандидатов, участвующих в формировании хозяйственно ценных признаков растений, для проведения работ по маркер-ориентированной и геномной селекции и сравнительного анализа геномов растений с целью установления основных закономерностей происхождения различных видов растений. В связи с тем, что высокого уровня покрытия и разрешения полногеномного секвенирования не хватает для обнаружения всех изменений в сложных образцах, стало развиваться целевое (таргетное) секвенирование, которое заключается в выделении и секвенировании определенной области генома. Основным преимуществом целевого секвенирования являются его высокая мощность обнаружения (способность идентифицировать новые варианты) и более высокое разрешение. Кроме того, активно развивается экзомное секвенирование (метод секвенирования только белок-кодирующих участков генов), позволяющее секвенировать участки генома, которые обогащены функциональными вариантами и демонстрируют низкий уровень содержания повторяющихся областей. В настоящем обзоре проведен анализ развития работ по секвенированию и построению «референсных» геномов растений. Сравниваются методы целевого секвенирования, базирующиеся на использовании референсной последовательности ДНК. Ключевые слова: растения; подходы к секвенированию; геном; экзомное секвенирование; целевое секвенирование.Для цитирования: Брагина М.К., Афонников Д.А., Салина Е.А. Прогресс в секвенировании геномов растений -направления исследований. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(1):Since the first plant genome of Arabidopsis thaliana has been sequenced and published, genome sequencing technologies have undergone significant changes. New algorithms, sequencing technologies and bioinformatic approaches were adopted to obtain genome, transcriptome and exome sequences for model and crop species, which have permitted deep inferences into plant biology. As a result of an improved genome assembly and analysis methods, genome sequencing costs plummeted and the number of high-quality plant genome sequences is constantly growing. Consequently, more than 300 plant genome sequences have been published over the past twenty years. Although many of the published genomes are considered incomplete, they proved to be a valuable tool for...