Incorporación de variantes estructurales en un protocolo de priorización de genes candidato posicionales en loci de caracteres cuantitativos de sorgo (Sorghum bicolor L. Moench)

Abstract

La creciente generación de datos pan-genómicos ha evidenciado la prevalencia de variantes estructurales (SV) y su asociación con características de interés agronómico (ej. enanismo, contenido de jugo en tallo, tolerancia al frío y floración) en sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) y otros cultivos. Por lo tanto, una mejor comprensión de las bases genéticas detrás de caracteres cuantitativos de interés requiere un estudio integral tanto de polimorfismos de nucleótido simple (SNP) como de SV existentes entre cultivares con fenotipos contrastantes. Previamente, diseñamos un protocolo de priorización de genes candidato (GC) posicionales en sorgo que combinó el uso del mapeo de alta resolución de loci de caracteres cuantitativos (QTL), un algoritmo de aprendizaje automático (QTG-Finder2), la re-secuenciación y comparación de los genomas parentales de la población de mapeo (presencia e impacto funcional de SNPs) y perfiles de expresión de GC. Con el objetivo de potenciar este protocolo, decidimos ampliar el análisis de los polimorfismos existentes entre los genomas parentales de la población de mapeo (SS79 x M71) identificando SV: inserciones, deleciones, inversiones, translocaciones y variación en el número de copias (CNV). Para ello, las lecturas obtenidas de la re-secuenciación de los genomas parentales (Illumina Novaseq 6000) fueron mapeadas contra el genoma de referencia de sorgo, BTx623 v.3.1.1, utilizando BreakDancer v.1.4.5 y CNVpytor v.1.3.1. Este análisis evidenció un total de 11911 y 10793 SVs en los genomas de SS79 y M71, respectivamente. En las regiones genómicas correspondientes a los 38 QTL en estudio, asociados a la acumulación de azúcares y producción de biomasa, se encontraron 554 deleciones, 466 translocaciones inter-cromosómicas, 64 translocaciones intra-cromosómicas, 42 inversiones, 22 inserciones y 84 CNV en SS79 y 409 deleciones, 459 translocaciones inter-cromosómicas, 74 translocaciones intra-cromosómicas, 35 inversiones, 22 inserciones y 47 CNV en M71. Se identificaron los GC posicionales afectados diferencialmente entre genomas parentales y su posible impacto funcional asociado utilizando SNPeff V.4.3. Esta información fue incorporada al protocolo integrado de priorización de GC para la identificación de genes causales en QTL de sorgo.