RU2785924C1 - Method for simultaneous nanopore sequencing of complete sequences of significant durum wheat genes - Google Patents
Method for simultaneous nanopore sequencing of complete sequences of significant durum wheat genes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785924C1 RU2785924C1 RU2021135924A RU2021135924A RU2785924C1 RU 2785924 C1 RU2785924 C1 RU 2785924C1 RU 2021135924 A RU2021135924 A RU 2021135924A RU 2021135924 A RU2021135924 A RU 2021135924A RU 2785924 C1 RU2785924 C1 RU 2785924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dna
- durum wheat
- sequencing
- cas9
- genes
- Prior art date
Links
- 235000007264 Triticum durum Nutrition 0.000 title claims abstract description 20
- 241000209143 Triticum turgidum subsp. durum Species 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007672 fourth generation sequencing Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920003013 deoxyribonucleic acid Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 102000004389 Ribonucleoproteins Human genes 0.000 claims abstract description 15
- 108010081734 Ribonucleoproteins Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 108010082319 CRISPR-Associated Protein 9 Proteins 0.000 claims abstract description 13
- 229920000033 CRISPR Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003766 bioinformatics method Methods 0.000 claims description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 abstract description 10
- 235000021307 wheat Nutrition 0.000 abstract description 10
- 230000001488 breeding Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 229920001850 Nucleic acid sequence Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000007622 bioinformatic analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003976 plant breeding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 9
- 229920002391 Guide RNA Polymers 0.000 description 9
- 108020005004 Guide RNA Proteins 0.000 description 9
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M buffer Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229920000272 Oligonucleotide Polymers 0.000 description 4
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 4
- 229920000160 (ribonucleotides)n+m Polymers 0.000 description 3
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000000349 Chromosomes Anatomy 0.000 description 3
- 101700080605 NUC1 Proteins 0.000 description 3
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N edta Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000011987 methylation Effects 0.000 description 3
- 238000007069 methylation reaction Methods 0.000 description 3
- 101700006494 nucA Proteins 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101710017117 An07g00800 Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N Isoamyl alcohol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 2
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 2
- 101700049963 PSY1 Proteins 0.000 description 2
- 102000005891 Pancreatic ribonucleases Human genes 0.000 description 2
- 108020002230 Pancreatic ribonucleases Proteins 0.000 description 2
- 241000048284 Potato virus P Species 0.000 description 2
- 108010006785 Taq Polymerase Proteins 0.000 description 2
- 240000008529 Triticum aestivum Species 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 101700045109 crtB Proteins 0.000 description 2
- 101710035354 crtB/uppS3 Proteins 0.000 description 2
- 101700026457 crtY Proteins 0.000 description 2
- SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-J dATP(4-) Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@H]1C[C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)O1 SUYVUBYJARFZHO-RRKCRQDMSA-J 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 238000006209 dephosphorylation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 239000012149 elution buffer Substances 0.000 description 2
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000002068 genetic Effects 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920002973 ribosomal RNA Polymers 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 5'-adenylyl sulfate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OS(O)(=O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 229920002676 Complementary DNA Polymers 0.000 description 1
- 102100014837 MLIP Human genes 0.000 description 1
- 102000020497 RNA-Binding Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091022184 RNA-Binding Proteins Proteins 0.000 description 1
- 101700020231 TFL1 Proteins 0.000 description 1
- 235000007247 Triticum turgidum Nutrition 0.000 description 1
- 240000002805 Triticum turgidum Species 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 108010003152 bacteriophage T7 RNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 1
- 230000003544 deproteinization Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001973 epigenetic Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010195 expression analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 101710030587 ligN Proteins 0.000 description 1
- 101700077585 ligd Proteins 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012139 lysis buffer Substances 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 108010001545 phytoene dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- 108060009652 zeta-carotene desaturase Proteins 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение относится к области молекулярной биотехнологии и селекции растений, а именно к способу одновременного секвенирования нуклеотидных последовательностей панели генов, лежащих в основе важных для селекционного процесса признаков твердой пшеницы.SUBSTANCE: invention relates to the field of molecular biotechnology and plant breeding, namely to a method for simultaneous sequencing of nucleotide sequences of a panel of genes underlying durum wheat traits important for the breeding process.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Не смотря на постоянное усовершенствование методов секвенирования, по-прежнему существует потребность в анализах представителей большинства видов растений, важных для сельскохозяйственной отрасли. Многие растения, которые были собраны, как эталонные геномы, зачастую выбирались, потому что являлись гомозиготными и, как правило, могут не представлять полный набор структурных вариаций, которые важны для селекции (Lopez-Girona Е. et al., 2020). Геномы даже близкородственных форм часто могут существенно отличаться, как по последовательности, так и по структуре от референтных.Despite the constant improvement of sequencing methods, there is still a need for analyzes of representatives of most plant species important to the agricultural industry. Many plants that have been collected as reference genomes have often been chosen because they are homozygous and generally may not represent the full set of structural variations that are important for breeding (Lopez-Girona E. et al., 2020). The genomes of even closely related forms can often differ significantly, both in sequence and in structure, from the reference ones.
Чтобы решить эту проблему, исследователи сосредоточились на классических способах секвенировании. Данные методы обеспечивают покрытие гена, но не дают возможность более точно идентифицировать распространенные геномные вариации, такие как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), которые присутствуют в геномах других сортов и линий. Потеря различных модификаций происходит при неточной сборке последовательности, что чаще обусловлено наличия повторов и мобильных элементов в составе аллелей, что является проблемой при использовании методов секвенирования с коротким чтением. Следовательно, потребовались новые методы выявления аллельных вариаций, которые могли бы быть применимы к широкому спектру культур (De Coster W et al., 2019).To solve this problem, the researchers focused on classical sequencing methods. These methods provide gene coverage but do not more accurately identify common genomic variations such as single nucleotide polymorphisms (SNPs) that are present in the genomes of other varieties and lines. The loss of various modifications occurs when the sequence is inaccurately assembled, which is more often due to the presence of repeats and mobile elements in the alleles, which is a problem when using short-read sequencing methods. Therefore, new methods for detecting allelic variations were required that could be applied to a wide range of crops (De Coster W et al., 2019).
В настоящее время наиболее оптимальным подходом в изучении последовательности генов стало использование технологий Oxford Nanopore Technologies. Однако, чтобы снизить затраты на секвенирование и получить данные с высоким покрытием в интересующих областях генома, был разработан метод целенаправленного секвенирования (Gabrieli Т. et al., 2018).At present, the most optimal approach in the study of gene sequences has been the use of Oxford Nanopore Technologies. However, in order to reduce sequencing costs and obtain high coverage data in regions of interest in the genome, a targeted sequencing method was developed (Gabrieli T. et al., 2018).
В последнее время в области обогащения наблюдается растущий интерес к Cas9-опосредованному нанопоровому секвенированию (NCATS) (Gilpatrick Т. et al., 2020). Суть метода состоит в создании целенаправленных разрезов участков высокомолекулярной геномной ДНК с помощью активного рибонуклеопротеинного комплекса Cas9-gRNA (РНП) (Sternberg S. Н. et al., 2014). Дефосфорилированная ДНК подвергается избирательному лигированию адаптеров к свежесрезанным участкам, созданными РНП-комплексом. Синтез комплекса Cas9-gRNA происходит по средством предварительно разработанных gRNA, фланкирующих интересующую область.Recently, there has been a growing interest in enrichment in Cas9-mediated nanopore sequencing (NCATS) (Gilpatrick T. et al., 2020). The essence of the method is to create targeted sections of high-molecular-weight genomic DNA using the active ribonucleoprotein complex Cas9-gRNA (RNP) (Sternberg S. H. et al., 2014). The dephosphorylated DNA undergoes selective ligation of adapters to freshly cut regions created by the RNP complex. Synthesis of the Cas9-gRNA complex occurs via pre-designed gRNAs flanking the region of interest.
Такой избирательный метод секвенирования имеет важное значение в решение практических задач при исследовании геномов растений, а также экономически эффективно для идентификации вариантов, особенно с учетом длинных последовательностей с повторяющимися участками. Данный подход позволяет получить высокое покрытие интересующего региона, а также дает возможность полная сборки de novo, что является наилучшим подходом для полной характеристики генетического разнообразия. Охват секвенированием интересующей области имеет решающее значение для изучения закономерностей частоты мутаций и метилирования в различных образцах (Giesselmann P. et al., 2019).Such a selective sequencing method is important for solving practical problems in the study of plant genomes, as well as cost-effective for the identification of variants, especially considering long sequences with repeating regions. This approach allows for high coverage of the region of interest, as well as full de novo assembly, which is the best approach to fully characterize genetic diversity. Sequencing coverage of the region of interest is critical for studying patterns of mutation rates and methylation in different samples (Giesselmann P. et al., 2019).
Метод NCATS обеспечивает динамические возможности для оценки геномных перестроек, в том числе больших SVS и трудно отображаемые повторяющиеся регионы. Важно отметить, что, поскольку нанопоровое секвенирование исследует цепочку ДНК, а не секвенирование путем амплификации, возможно одновременно выявить метилирование в этих локусах, обеспечивая биологическое, а также диагностическое понимание эпигенома. Данный способ считывание позволяет легко переходить от метилирования к различным вариациям аллелей, что способствует исследованию специфических эпигенетических изменений.The NCATS method provides dynamic capabilities for assessing genomic rearrangements, including large SVSs and hard-to-display repeating regions. Importantly, since nanopore sequencing examines the DNA strand rather than amplification sequencing, it is possible to simultaneously detect methylation at these loci, providing biological as well as diagnostic insight into the epigenome. This readout allows easy transition from methylation to different allele variations, which facilitates the study of specific epigenetic changes.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей изобретения, является разработка нового способа одновременного нанопорового секвенирования полных последовательностей значимых генов твердой пшеницы с помощью рибонуклеопротеиновых комплексов Cas9/гPHK.The objective of the invention is to develop a new method for simultaneous nanopore sequencing of complete sequences of significant durum wheat genes using Cas9/gRNA ribonucleoprotein complexes.
Для экстракции геномной ДНК твердой пшеницы ЦТАБ-методом (Kirov I. et. al., 2021) используются четырехдневные проростки. Оценка качества выделенной геномной ДНК проводится путем гель-электрофореза в 1,5% агарозном геле при напряжении ЗВ/см. Концентрация и чистота геномной ДНК оценивается на приборах NanoDrop One UV-Vis Spectrophotometer (Thermo Scientific, USA) и Quantus Fluorometer (Promega, USA). Для дальнейших исследований подходит только чистая ДНК (А260/А280 ~ 1,8 и А260/А230 ~ 2,0 по данным NanoDrop) практически без различий в концентрациях, полученных с помощью приборов Nanodrop и Quantus.For the extraction of durum wheat genomic DNA by the CTAB method (Kirov I. et. al., 2021), four-day-old seedlings are used. The quality of the isolated genomic DNA is assessed by gel electrophoresis in 1.5% agarose gel at a voltage of 3V/cm. The concentration and purity of genomic DNA was assessed using NanoDrop One UV-Vis Spectrophotometer (Thermo Scientific, USA) and Quantus Fluorometer (Promega, USA). Only pure DNA is suitable for further studies (A260/A280 ~ 1.8 and A260/A230 ~ 2.0 according to NanoDrop data) with practically no differences in concentrations obtained using Nanodrop and Quantus devices.
Далее проводится обогащение геномной ДНК высокомолекулярными фрагментами с помощью набора Short Read Eliminator XL Kit (Circulomics, США). Образец геномной ДНК доводится до общего объема 60 мкл с концентрацией 150 нг/. Далее к образцу добавляется 60 мкл буфера SRE XL и центрифугируется при 10000 g в течение 30 минут при комнатной температуре. После удаления надосадочной жидкости осадок промывается 200 мкл 70% этилового спирта с дальнейшим центрифугированием при 10000 g в течение двух минут при комнатной температуре. Полученный осадок растворяется 50 мкл буфера ЕВ.Next, the genomic DNA is enriched with high molecular weight fragments using the Short Read Eliminator XL Kit (Circulomics, USA). The genomic DNA sample is brought to a total volume of 60 µl at a concentration of 150 ng/. Next, 60 µl of SRE XL buffer is added to the sample and centrifuged at 10,000 g for 30 minutes at room temperature. After removing the supernatant, the precipitate is washed with 200 μl of 70% ethanol, followed by centrifugation at 10,000 g for two minutes at room temperature. The resulting pellet is dissolved in 50 µl of EB buffer.
Для проектирования гРНК применяется программа FlashFry с инструментом «discover» и эталонными последовательностями генома. Осуществляется поиск всех позиций гРНК, подобранных на геном. Затем эти гРНК отфильтровываются с помощью функции scoringMetrics с использованием ряда параметров, основным лимитирующим фактором которого является минимизация off-target последовательностей. Далее проводится оценка консервативности позиций гРНК среди геномов разных сортов твердой пшеницы при помощи картирования подобранных гРНК на известные последовательности разных сортов твердой пшеницы. Все гРНК разрабатываются для нацеливания на гомеологичные гены, расположенные как в А, так и в В геномах.For gRNA design, the FlashFry program with the “discover” tool and reference genome sequences is used. All gRNA positions matched to the genome are searched. These gRNAs are then filtered out using the scoringMetrics function using a number of parameters, the main limiting factor of which is the minimization of off-target sequences. Next, the conservatism of gRNA positions among the genomes of different durum wheat varieties is assessed by mapping the selected gRNAs to known sequences of different durum wheat varieties. All gRNAs are designed to target homeologous genes located in both the A and B genomes.
Синтез гРНК осуществляется на ДНК-темплейтах путем ПЦР четырех частично перекрывающихся олигонуклеотидов: специфичного участку целевого гена крРНК, универсальной тpaкpRNA, которая связывается с белковой последовательностью Cas-9, а также двух праймеров Т7 F и Т7 R, являющихся промотором и терминатором для Т7 РНК полимеразы, используемой для in vitro транскрипции. Синтез ДНК-темплейтов для каждой реакции проводится в следующей реакционной смеси: 2 мкл уникального олигонуклеотида крРНК (1 мкМ); 2 мкл тракрРНК (1 мкМ); 2 мкл прямого Т7 и 2 мкл обратного праймеров (по 100 мкМ каждого); 2 мкл 50х dNTP (10 мкМ); 10 мкл 10-кратного буфера Encyclo (Евроген, Москва, Россия); 1 мкл энциклополимеразы (Евроген, Москва, Россия); 79 мкл воды, свободной от РНКаз. Олигонуклеотиды амплифицируются в соответствии с программой ПЦР: начальная денатурация при 98°С (2 мин); 30 циклов денатурации при 98°С (30 сек), отжига при 60°С (30 сек), элонгации при 72°С (30 сек); финальная элонгация при 72°С (1 мин). Затем проводится in vitro транскрипция при 37°С в течение двух часов с использованием набора для высокоэффективного синтеза РНК in vitro (Биолоабмикс, Новосибирск, Россия) согласно протоколу производителя.gRNA synthesis is carried out on DNA templates by PCR of four partially overlapping oligonucleotides: a specific region of the target crRNA gene, a universal tppRNA that binds to the Cas-9 protein sequence, and two primers T7 F and T7 R, which are the promoter and terminator for T7 RNA polymerase used for in vitro transcription. Synthesis of DNA templates for each reaction is carried out in the following reaction mixture: 2 μl of a unique crRNA oligonucleotide (1 μM); 2 µl tracrRNA (1 µM); 2 µl forward T7 and 2 µl reverse primers (100 µM each); 2 µl 50x dNTP (10 µM); 10 µl 10x Encyclo buffer (Evrogen, Moscow, Russia); 1 µl encyclopolymerase (Evrogen, Moscow, Russia); 79 µl RNase-free water. Oligonucleotides are amplified according to the PCR program: initial denaturation at 98°C (2 min); 30 cycles of denaturation at 98°C (30 sec), annealing at 60°C (30 sec), elongation at 72°C (30 sec); final elongation at 72°C (1 min). Then in vitro transcription is carried out at 37°C for two hours using a kit for high-performance in vitro RNA synthesis (Bioloabmix, Novosibirsk, Russia) according to the manufacturer's protocol.
Подготовка ДНК библиотеки для Саз9-целевого нанопорового секвенирования на приборе MinlON (Oxford Nanopore Technologies, Великобритания) осуществляется по протоколам, описанным в статье Kirov I. et. al., 2021 (Фиг. 1). Сначала анализируемая ДНК дефосфолирируется ферментом Quick CIP (New England Biolabs, Великобритания), затем дефосфолирированная ДНК расщепляется с помощью рибонуклеопротеидных комплексов Cas9/гPHK. Затем на концы ДНК, свободные от рибонуклеопротеидных комплексов Cas9/гPHK лигируются белковые адаптеры для секвенирования ((Oxford Nanopore Technologies, Великобритания) с помощью набора SQK-LSK109 (Oxford Nanopore Technologies, Великобритания). Секвенирование происходит на приборе MinlON (Oxford Nanopore Technologies, Великобритания), с проточными ячейками R9.4.1 или R10.3.Preparation of the DNA library for Caz9-targeted nanopore sequencing on the MinlON device (Oxford Nanopore Technologies, UK) is carried out according to the protocols described in the article by Kirov I. et. al., 2021 (Fig. 1). First, the analyzed DNA is dephosphorylated by the Quick CIP enzyme (New England Biolabs, UK), then the dephosphorylated DNA is cleaved using the Cas9/rRNA ribonucleoprotein complexes. Then, protein adapters for sequencing ((Oxford Nanopore Technologies, UK) are ligated to the ends of the DNA free from the Cas9/rRNA ribonucleoprotein complexes (Oxford Nanopore Technologies, UK) using the SQK-LSK109 kit (Oxford Nanopore Technologies, UK). ), with flow cells R9.4.1 or R10.3.
Далее проводится биоинформатический анализ полученных данных: сборка и выравнивание на геном.Next, a bioinformatics analysis of the obtained data is carried out: assembly and alignment for the genome.
Предложенный метод показывает возможность применения секвенирования nCATS для определения генов фотопериода твердой пшеницы.The proposed method shows the possibility of using nCATS sequencing to determine the photoperiod genes in durum wheat.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фигура 1. Подготовка библиотеки для таргетного нанопорового секвенирования.Figure 1. Library preparation for targeted nanopore sequencing.
Фигура 2. Электрофорез ДНК сортов твердой пшеницы. 1 - Кошелевская; 2 - Киприда; 3 - Кермен; 4 - Золотко; М - маркер размера молекулярной массы Step 100 (Biolabmix, Новосибирск, Россия).Figure 2. DNA electrophoresis of durum wheat varieties. 1 - Koshelevskaya; 2 - Cyprida; 3 - Kermen; 4 - Golden; M - Step 100 molecular weight size marker (Biolabmix, Novosibirsk, Russia).
Фигура 3. Измерения концентрации высокомолекулярной ДНК на Qubit 4 и Nanodrop Опес.Figure 3. High molecular weight DNA concentration measurements on
Фигура 4. Расположение гРНК относительно исследуемых последовательностей генов яровизации и чувствительности к фотопериоду.Figure 4. The location of gRNA relative to the studied sequences of genes for vernalization and sensitivity to photoperiod.
Фигура 5. Последовательности спроектированных гРНК.Figure 5. Designed gRNA sequences.
Фигура 6. Разделение индивидуальных гРНК на 2 пулаFigure 6. Separation of individual gRNAs into 2 pools
Фигура 7. Целевое секвенирование гена VRN-A технологией nCATSFigure 7. Targeted sequencing of the VRN-A gene with nCATS technology
Фигура 8. Целевое секвенирование гена VRN-B технологией nCATSFigure 8. Targeted sequencing of the VRN-B gene using nCATS technology
Фигура 9. Целевое секвенирование гена Ppd-A технологией nCATSFigure 9. Targeted sequencing of the Ppd-A gene using nCATS technology
Пример 1Example 1
Определения полных последовательностей значимых генов твердой пшеницы: яровизации (VRN) (требование к яровизации) и фотопериода (Ppd-1) (чувствительность к фотопериоду) методом одновременного нанопорового секвенирования.Determination of complete sequences of significant durum wheat genes: vernalization (VRN) (vernalization requirement) and photoperiod (Ppd-1) (photoperiod sensitivity) by simultaneous nanopore sequencing.
У многих растений в ходе эволюции выработались механизмы, определяющие потребность в продолжительном воздействии низкими температурами (яровизации) для последующего перехода к цветению. Это необходимо, чтобы растения переходили к генеративной стадии развития только в подходящее время года. Яровизация генетически контролируется по меньшей мере пятью локусами, VRN-A1, VRN-B1, VRN-D1, VRN4 и VRN-B3. У пшеницы имеется три основных гена яровизации VRN-A1, VRN-B1 и VRN-D1, которые расположены на гомеологичных хромосомах 5А, 5В и 5D соответственно.In many plants, in the course of evolution, mechanisms have been developed that determine the need for prolonged exposure to low temperatures (vernalization) for the subsequent transition to flowering. This is necessary so that the plants pass to the generative stage of development only at the right time of the year. Vernalization is genetically controlled by at least five loci, VRN-A1, VRN-B1, VRN-D1, VRN4 and VRN-B3. Wheat has three major vernalization genes VRN-A1, VRN-B1, and VRN-D1, which are located on homeologous chromosomes 5A, 5B, and 5D, respectively.
У злаковых, в том числе пшеницы, центральным регуляторам фотопериодического ответа является ген Ppd-1, который в свою очередь представлен тремя гомологичными генами, Ppd-A1, Ppd-B1, Ppd-D1, расположенными на коротком плече хромосомы 2.In cereals, including wheat, the central regulator of the photoperiodic response is the Ppd-1 gene, which in turn is represented by three homologous genes, Ppd-A1, Ppd-B1, Ppd-D1, located on the short arm of
В качестве объекта были выбран сорт твердой озимой пшеницы: Кошелевская ((Оригинатор/Патентообладатель: селекции ООО «Кошелевский посад», сейчас находится в стадии регистрации и размножения), семена предоставлены Курчатовским геномным центром - ВНИИСБ.As an object, a variety of hard winter wheat was chosen: Koshelevskaya ((Originator / Patentee: selection of Koshelevskiy Posad LLC, now it is at the stage of registration and reproduction), the seeds were provided by the Kurchatov Genomic Center - VNIISB.
Проращивание семян проводили в чашках Петри на увлажненной фильтровальной бумаге, в 2-х повторностях по 10 семян в каждой чашке Петри. Для выделения высокомолекулярной ДНК отбирались здоровые четырехдневные проростки. Выделение геномной ДНК проводили в вытяжном шкафу ЦТАБ-методом со следующими модификациями. Растительный материал гомогенизировали до порошкообразного состояния при помощи ступок с пестиками с добавлением жидкого азота. К полученному порошку немедленно добавляли предварительно нагретого до 75°С лизирующего буфера (2% СТАВ; 100mM Tris-HCl, рН=8.0; 20mM EDTA, рН=8.0; 1,4М NaCl, 0,25% PVP) в пропорции 500 мкл на 100 мкг растительного материала. Полученную смесь переносили в 1,5 мл пробирки с добавлением 30 мкл р-меркаптоэтанола, далее инкубировали при 75°С в течение 30 минут, периодически переворачивая пробирки. После инкубации к образцам добавляли равный объем смеси (500 мкл) хлороформ:изоамиловый спирт (24:1) для депротеинизации. После центрифугирования при комнатной температуре в течение 30 минут при 13400 g переносили водную фазу в новые 1,5 мл пробирки. Преципитацию комплекса ЦТАБ-ДНК осуществляли добавлением 2 объемов осаждающего буфера (1% СТАВ; 50mM Tris-HCl, рН=8.0; 10mМ EDTA, рН=8.0; 0,125% PVP) с последующим центрифугированием при комнатной температуре в течение 30 минут при 13400 g. После удаления надосадочной жидкости полученный осадок растворяли в 200 мкл 1М NaCl. Преципитацию ДНК проводили с добавлением 200 мкл изопропанола и последующим центрифугированием при комнатной температуре в течение 30 минут при 13400 g. Отмывку полученного осадка и стенок пробирок производили добавлением к осадку 500 мкл 75% этилового спирта и центрифугированием при комнатной температуре в течение 10 минут при 13400 g. После удаления спирта для испарения его остатков пробирки выдерживали открытыми в течение 2 минут. Осадок растворяли в 100 мкл буфера для элюции (10mМ Tris-HCl, рН=8.0; 0,1 mМ EDTA, рН=8.0) с добавлением 1 мкл РНКазы А (10 ед/мкл) к образцу. Полного растворения осадка и элиминации контаминирующей РНК достигали инкубацией в течение 1 часа при 37°С. Далее проводили очистку от РНКазы А добавлением равного объема (100 мкл) смеси хлороформ:изоамиловый спирт и последующего центрифугирования при комнатной температуре в течение 15 минут при 13400 g. Водную фазу переносили в новые 1,5 мл пробирки. Преципитацию ДНК проводили с добавлением 10 мкл 3М ацетат натрия и 100 мкл изопропанола при последующем центрифугировании при комнатной температуре в течение 15 минут при 10000 g. Отмывку осадка и стенок пробирок производили добавлением 500 мкл 80% этилового спирта и дальнейшим центрифугированием в течение 5 минут при 10000 g. Элюцию ДНК проводили в 50 мкл буфера для элюции.Seed germination was carried out in Petri dishes on moistened filter paper, in 2 replications, 10 seeds in each Petri dish. Healthy four-day-old seedlings were selected for the isolation of high-molecular-weight DNA. Isolation of genomic DNA was carried out in a fume hood using the CTAB method with the following modifications. The plant material was homogenized to a powder state using mortars and pestles with the addition of liquid nitrogen. To the resulting powder was immediately added preheated to 75°C lysis buffer (2% CTAB; 100mM Tris-HCl, pH=8.0; 20mM EDTA, pH=8.0; 1.4M NaCl, 0.25% PVP) in a proportion of 500 μl per 100 µg of plant material. The resulting mixture was transferred into 1.5 ml tubes with the addition of 30 μl of p-mercaptoethanol, then incubated at 75°C for 30 minutes, periodically turning the tubes over. After incubation, an equal volume of a mixture (500 μl) of chloroform:isoamyl alcohol (24:1) was added to the samples for deproteinization. After centrifugation at room temperature for 30 minutes at 13400 g, transfer the aqueous phase into new 1.5 ml tubes. Precipitation of the CTAB-DNA complex was performed by adding 2 volumes of precipitating buffer (1% CTAB; 50mM Tris-HCl, pH=8.0; 10mM EDTA, pH=8.0; 0.125% PVP) followed by centrifugation at room temperature for 30 minutes at 13400g. After removal of the supernatant, the resulting precipitate was dissolved in 200 μl of 1M NaCl. DNA precipitation was carried out with the addition of 200 μl of isopropanol and subsequent centrifugation at room temperature for 30 minutes at 13400 g. The obtained precipitate and the walls of the test tubes were washed by adding 500 µl of 75% ethanol to the precipitate and centrifuging at room temperature for 10 minutes at 13400 g. After the alcohol was removed to evaporate its residues, the tubes were kept open for 2 minutes. The pellet was dissolved in 100 µl of elution buffer (10 mM Tris-HCl, pH=8.0; 0.1 mM EDTA, pH=8.0) with 1 µl of RNase A (10 U/µl) added to the sample. Complete dissolution of the precipitate and elimination of contaminating RNA was achieved by incubation for 1 hour at 37°C. Next, purification from RNase A was carried out by adding an equal volume (100 μl) of a mixture of chloroform:isoamyl alcohol and subsequent centrifugation at room temperature for 15 minutes at 13400 g. The aqueous phase was transferred to new 1.5 ml tubes. DNA precipitation was carried out with the addition of 10 μl of 3M sodium acetate and 100 μl of isopropanol, followed by centrifugation at room temperature for 15 minutes at 10,000 g. The sediment and walls of the test tubes were washed by adding 500 µl of 80% ethanol and further centrifugation for 5 minutes at 10,000 g. The DNA was eluted in 50 μl of elution buffer.
Оценку качества выделенной геномной ДНК проводили путем электрофореза (Фиг. 2). Разделение молекул ДНК производили гель-электрофореза в 1,5% агарозном геле при напряжении 3В/см.The quality of the isolated genomic DNA was assessed by electrophoresis (Fig. 2). Separation of DNA molecules was performed by gel electrophoresis in 1.5% agarose gel at a voltage of 3V/cm.
Измерение концентрации и чистоты геномной ДНК проводили при помощи спектрофотометра Nanodrop Опес и флуориметра Qubit 4 (Фиг. 3).Measurement of the concentration and purity of genomic DNA was performed using a Nanodrop Opes spectrophotometer and a
Геномная ДНК проростка твердой пшеницы сорта Кошелевская, ввиду минимального расхождения показателей, полученных при помощи спектрофотометра Nanodrop Опес и флуориметра Qubit 4 идеально подходит для дальнейших исследований.Due to the minimal discrepancy between the indicators obtained using the Nanodrop Opes spectrophotometer and the
Обогащение длинными фрагментами осуществляли при помощи Short Read Eliminator Kit (Circulomics, США).Enrichment in long fragments was performed using the Short Read Eliminator Kit (Circulomics, USA).
Для аннотации исследуемых генов в геноме твердой пшеницы использовали их известные последовательности, найденные из литературных источников баз данных. Эти последовательности сравнивали с эталонным геномом пшеницы, взятым с базы данных GrainGenes (Triticum turgidum subsp.durum cv. Kronos Earlham Inst, vl scaffolds) с помощью программы BLAST.For the annotation of the studied genes in the durum wheat genome, their known sequences found from the literature sources of databases were used. These sequences were compared with a reference wheat genome taken from the GrainGenes database (Triticum turgidum subsp.durum cv. Kronos Earlham Inst, vl scaffolds) using the BLAST program.
Аннотированную последовательность, взятую из геномного браузера использовали для дизайна гРНК (Фиг. 4, Фиг. 5). Гидовые РНК (гРНК) были получены посредством транскрипции in vitro на молекуле двуцепочечной ДНК-матрице, содержащей последовательность Т7-промотора и полученной в результате объединения двух олигонуклеотидов, специфичного и универсального. После синтеза сгРНК осуществлялась сборка рибонуклеопротеинового (РНП) комплекса, представляющего собой комплекс РНК-связывающего белка Cas-9 с рибонуклеиновой кислотой - сгРНК. Рибонуклеопротеиновый комплекс Саs9/крРНК/тракрРНК способен распознавать участки ДНК, идентичные 20 н.п.на 5'-конце крРНК, и нуклеазой Cas9 разрезать обе цепи ДНК с образованием тупых концов.The annotated sequence taken from the genomic browser was used for gRNA design (Fig. 4, Fig. 5). Guide RNAs (gRNAs) were obtained by in vitro transcription on a double-stranded DNA template molecule containing the T7 promoter sequence and obtained by combining two oligonucleotides, specific and universal. After the synthesis of ssRNA, the assembly of the ribonucleoprotein (RNP) complex was carried out, which is a complex of the RNA-binding protein Cas-9 with ribonucleic acid - ssRNA. The Cas9/crRNA/tracrRNA ribonucleoprotein complex is capable of recognizing DNA regions identical to 20 bp at the 5' end of crRNA and can cut both DNA strands with Cas9 nuclease to form blunt ends.
Для повышения эффективности секвенирования комплекс гРНК был разделен на 2 пула, каждая из которых содержала по одной паре гРНК, фланкирующих последовательность гена (Фиг. 6).To increase the efficiency of sequencing, the gRNA complex was divided into 2 pools, each of which contained one pair of gRNA flanking the gene sequence (Fig. 6).
Для транскрипции был использован набор T7-transcription для высокоэффективного синтеза РНК in vitro (Биолабмикс, Новосибирск, Россия) в соответствии с рекомендациями производителя. Анализ концентрации и качества полученных гРНК осуществляли при помощи спектрофотометра Nanodrop OneC (Thermo Scientific, США), Qubit 4 (Thermo Scientific, США) и разделении в 2% агарозном геле. Перед сборкой РНП комплекса проводилась денатурация гРНК для разрушения вторичных структур. Для этого индивидуальные гРНК (50 нг) в каждой из смеси объединяли в молярном соотношении 1:1 в объеме 11 мкл воды свободной от РНКаз, далее инкубировали полученные смеси при 95°С в течение 3 минут и переносили на лед.For transcription, we used the T7-transcription kit for high-performance in vitro RNA synthesis (Biolabmix, Novosibirsk, Russia) in accordance with the manufacturer's recommendations. Analysis of the concentration and quality of the obtained gRNAs was carried out using a Nanodrop OneC (Thermo Scientific, USA), Qubit 4 (Thermo Scientific, USA) spectrophotometer and separation in a 2% agarose gel. Prior to assembly of the RNP complex, gRNA was denatured to destroy secondary structures. To do this, individual gRNAs (50 ng) in each of the mixtures were combined in a molar ratio of 1:1 in a volume of 11 μl of RNase-free water, then the resulting mixtures were incubated at 95°C for 3 minutes and transferred to ice.
Для сборки РНП-комплекса к 11 мкл каждой смеси гРНК добавляли 1 мкл (20 пмоль) EnGen Spy dCas9 (New England Biolabs, Великобритания и 3 мкл (5x) NEB-буфера (New England Biolabs, Великобритания)., полученную смесь инкубировали в течение 30 минут при комнатной температуре.To assemble the RNP complex, 1 µl (20 pmol) of EnGen Spy dCas9 (New England Biolabs, UK) and 3 µl (5x) of NEB buffer (New England Biolabs, UK) were added to 11 µl of each gRNA mixture, and the resulting mixture was incubated for 30 minutes at room temperature.
Подготовка библиотеки для таргетного нанопорового секвенирования состоит из следующих этапов:Library preparation for targeted nanopore sequencing consists of the following steps:
1. Дефосфорилирование с помощью фосфатазы 5'-концов фрагментов ДНК в исходном образце. Дефосфорилирование ДНК производилось путем ее обработки щелочной фосфатазой (CIP). Для этого к высокомолекулярной геномной ДНК (концентрация не менее 210 нг/мкл) добавляли 4 мкл буфера CutSmart (10х), 8 мкл Quick CIP и инкубировали 45 минут при 37°С. Инактивацию фермента проводи путем нагревания меси до 80°С в течение 2 минут.1. Phosphatase dephosphorylation of the 5' ends of DNA fragments in the original sample. DNA was dephosphorylated by treatment with alkaline phosphatase (CIP). For this, 4 µl of CutSmart buffer (10x), 8 µl of Quick CIP were added to high molecular weight genomic DNA (concentration not less than 210 ng/µl) and incubated for 45 minutes at 37°C. Enzyme inactivation was carried out by heating the mixture to 80°C for 2 minutes.
2. Добавление в образец рибонуклеопротеиновых комплексов Cas9/cгPHK/tracrPHK, связывающихся с последовательностями на противоположных концах исследуемых генов.2. Addition of Cas9/crRNA/tracrRNA ribonucleoprotein complexes, which bind to sequences at opposite ends of the studied genes, into the sample.
3. Вырезание целевых генов с 5'-фосфатными группами на концах и аденилирование с помощью Taq ДНК-полимеразы и дАТФ 3'-концов. Белки Cas9 при этом остаются, как правило, связанными с нецелевыми фрагментами, отщепившимися от целевого гена. К дефосфорилированной ДНК добавляли 15 мкл предварительно собранного РНП-комплекса, 1,5 мкл dATP (10 мкМ) и 1 мкл Taq полимеразы. Смесь инкубировали при 37°С в течение 30 мин для внесения разрезов в ДНК, затем 5 мин при 72°С для построения А-хвоста в местах разрезов.3. Excision of target genes with 5'-phosphate groups at the ends and adenylation with Taq DNA polymerase and dATP 3' ends. In this case, Cas9 proteins usually remain associated with non-target fragments that have been cleaved off from the target gene. To the dephosphorylated DNA was added 15 μl of the preassembled RNP complex, 1.5 μl of dATP (10 μM), and 1 μl of Taq polymerase. The mixture was incubated at 37°C for 30 min to make cuts in the DNA, then 5 min at 72°C to construct an A-tail at the cut sites.
4. Лигирование адаптеров с моторными белками. Поскольку большинство концов нецелевых фрагментов «спрятано» от лигазы в ходе дефосфорилирования и нуклеазами Cas9, то адаптеры в основном лигируются только с целевыми фрагментами. Адаптеры для нанопорового секвенирования (АМХ) были лигированы к расщепленной ДНК Cas9 путем смешивания следующих компонентов: 25 мкл буфера для лигирования LNB (набор LSK109, Oxford Nanopore Technologies, Великобритания), 5 мкл воды сводной от нуклеаз, 12,5 мкл Т4-лигазы ДНК (NEBnext Quick Т4 Ligase) и 5 мкл адаптеров (АМХ). Смесь добавляли к расщепленной ДНК Cas9 и инкубировали в течение 20 мин при комнатной температуре.4. Ligation of adapters with motor proteins. Since most of the ends of non-target fragments are "hidden" from ligase during dephosphorylation and Cas9 nucleases, adapters are generally ligated only with target fragments. Nanopore sequencing (AMPS) adapters were ligated to Cas9 digested DNA by mixing the following components: 25 µl LNB ligation buffer (LSK109 kit, Oxford Nanopore Technologies, UK), 5 µl nuclease water, 12.5 µl T4 DNA ligase (NEBnext Quick T4 Ligase) and 5 µl adapters (AMX). The mixture was added to the digested Cas9 DNA and incubated for 20 min at room temperature.
5. Очистка на магнитных частицах.5. Purification on magnetic particles.
6. Нанесение библиотеки на проточную ячейку и запуск секвенирования. Секвенирование запускали на проточной ячейке MinlON (R9 Version).6. Apply the library to the flow cell and start sequencing. Sequencing was run on a MinlON flow cell (R9 Version).
Последовательности запусков выполнялись с помощью программного обеспечения MinKNOW (версия 19.2.2).Run sequences were performed using the MinKNOW software (version 19.2.2).
Заключительная часть процесса секвенирования - биоинформатический анализ полученных последовательностей. В результате определены сиквенсы целевых последовательностей генов. Обогащение аллельного варианта гена яровизации VRN-A составляет 84х (Фиг. 7), аллельная вариация гена яровизации, относящаяся к В геному -VRN В, имеет 118х обогащение (Фиг. 8). Ген чувствительности к фотопериоду Ppd-A имеет наибольшее покрытие из всех изучаемых в исследовании генов, которое составляет 43 8х (Фиг. 9).The final part of the sequencing process is the bioinformatic analysis of the obtained sequences. As a result, sequences of target gene sequences were determined. The enrichment of the allelic variant of the vernalization gene VRN-A is 84x (Fig. 7), the allelic variation of the vernalization gene belonging to the B genome -VRN B has 118x enrichment (Fig. 8). The photoperiod sensitivity gene Ppd-A has the largest coverage of all the genes studied in the study, which is 43 8x (Fig. 9).
Финансирование работ по созданию настоящего изобретения проводилось из средств Соглашения №075-15-2019-1667 от «31» октября 2019 г. о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий в соответствии с пунктом 4 статьи 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации на осуществление государственной поддержки создания и развития центра геномных исследований мирового уровня «Курчатовский геномный центр» в рамках реализации федерального проекта «Развитие научной и научно-производственной кооперации» национального проекта «Наука».The work on the creation of the present invention was financed from the funds of Agreement No. 075-15-2019-1667 dated October 31, 2019 on the provision of grants from the federal budget in the form of subsidies in accordance with
Список литературыBibliography
Lopez-Girona, Е., Davy, М.W., Albert, N.W., Hilario, E., Smart, M.E., Kirk, C,... & Chagne, D. (2020). CRISPR-Cas9 enrichment and long read sequencing for fine mapping in plants. Plant methods, 16(1), 1-13.Lopez-Girona, E., Davy, M.W., Albert, N.W., Hilario, E., Smart, M.E., Kirk, C,... & Chagne, D. (2020). CRISPR-Cas9 enrichment and long read sequencing for fine mapping in plants. Plant methods, 16(1), 1-13.
De Coster, W., De Rijk, P., De Roeck, A., De Pooter, Т., D'Hert, S., Strazisar, M.,… & Van Broeckhoven, C. (2019). Structural variants identified by Oxford Nanopore PromethlON sequencing of the human genome. Genome research, 29(7), 1178-1187.De Coster, W., De Rijk, P., De Roeck, A., De Pooter, T., D'Hert, S., Strazisar, M.,… & Van Broeckhoven, C. (2019). Structural variants identified by Oxford Nanopore PromethlON sequencing of the human genome. Genome research, 29(7), 1178-1187.
Gabrieli, Т., Sharim, H., Fridman, D., Arbib, N., Michaeli, Y., & Ebenstein, Y. (2018). Selective nanopore sequencing of human BRCA1 by Cas9-assisted targeting of chromosome segments (CATCH). Nucleic acids research, 46(14), e87-e87.Gabrieli, T., Sharim, H., Fridman, D., Arbib, N., Michaeli, Y., & Ebenstein, Y. (2018). Selective nanopore sequencing of human BRCA1 by Cas9-assisted targeting of chromosome segments (CATCH). Nucleic acids research, 46(14), e87-e87.
Gilpatrick, Т., Lee, I., Graham, J. E., Raimondeau, E., Bowen, R., Heron, A.,… & Timp, W. (2020). Targeted nanopore sequencing with Cas9-guided adapter ligation. Nature biotechnology, 38(4), 433-438.Gilpatrick, T., Lee, I., Graham, J. E., Raimondeau, E., Bowen, R., Heron, A.,… & Timp, W. (2020). Targeted nanopore sequencing with Cas9-guided adapter ligation. Nature biotechnology, 38(4), 433-438.
Sternberg, S.H., Redding, S., Jinek, M, Greene, E.C, & Doudna, J. A. (2014). DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9. Nature, 507(7490), 62-67.Sternberg, S.H., Redding, S., Jinek, M, Greene, E.C, & Doudna, J.A. (2014). DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9. Nature, 507(7490), 62-67.
Giesselmann, P., Brandl, В., Raimondeau, E., Bowen, R., Rohrandt, C, Tandon, R.,… & Muller, F. J. (2019). Analysis of short tandem repeat expansions and their methylation state with nanopore sequencing. Nature biotechnology, 37(12), 1478-1481.Giesselmann, P., Brandl, B., Raimondeau, E., Bowen, R., Rohrandt, C, Tandon, R.,… & Muller, F. J. (2019). Analysis of short tandem repeat expansions and their methylation state with nanopore sequencing. Nature biotechnology, 37(12), 1478-1481.
Ilya Kirov, Pavel Merkulov, Sofya Gvaramiya, Roman Komakhin, Murad Omarov, Maxim Dudnikov, Alina Kocheshkova, Alexander Soloviev, Gennady Karlov, Mikhail Divashuk (2021). Illuminating the transposon insertion landscape in plants using Cas9-targeted Nanopore sequencing and a novel pipeline. bioRxiv - 2021.Ilya Kirov, Pavel Merkulov, Sofya Gvaramiya, Roman Komakhin, Murad Omarov, Maxim Dudnikov, Alina Kocheshkova, Alexander Soloviev, Gennady Karlov, Mikhail Divashuk (2021). Illuminating the transposon insertion landscape in plants using Cas9-targeted Nanopore sequencing and a novel pipeline. bioRxiv - 2021.
Borrelli G.M. et al. Effects of modified processing conditions on oxidative properties of semolina dough and pasta //Cereal Chemistry. - 2003. - T. 80. - №. 2. - C. 225-231. DOI 10.1094/cchem.2003.80.2.225.Borrelli G.M. et al. Effects of modified processing conditions on oxidative properties of semolina dough and pasta // Cereal Chemistry. - 2003. - T. 80. - no. 2. - C. 225-231. DOI 10.1094/cchem.2003.80.2.225.
Campos К. M. et al. Association of phytoene synthase Psyl-Al and Psyl-Bl allelic variants with semolina yellowness in durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum) //Euphytica. - 2016. - T. 207.-№. 1. - C. 109-117. DOI 10.1007/sl0681-015-1541-x.Campos K. M. et al. Association of phytoene synthase Psyl-Al and Psyl-Bl allelic variants with semolina yellowness in durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum) // Euphytica. - 2016. - T. 207.-No. 1. - C. 109-117. DOI 10.1007/sl0681-015-1541-x.
Cong L. et al. cDNA cloning and expression analysis of wheat (Triticum aestivum L.) phytoene and ζ-carotene desaturase genes //Molecular biology reports. - 2010. - T. 37. - №. 7. - C. 3351-3361. DOI 10.1007/s 11033-009-9922-7.Cong L. et al. cDNA cloning and expression analysis of wheat (Triticum aestivum L.) phytoene and ζ-carotene desaturase genes //Molecular biology reports. - 2010. - T. 37. - no. 7. - C. 3351-3361. DOI 10.1007/s 11033-009-9922-7.
DONG C. et al. Allelic variation at the TaZds-A1 locus on wheat chromosome 2A and development of a functional marker in common wheat //Journal of Integrative Agriculture. - 2012. - T. 11. - №.7. - C. 1067-1074. DOI 10.1016/S2095-3119(12)60099-9 Muterko A, Kalendar R, Salina E. Novel alleles of the VERNALIZATION 1 genes in wheat are associated with modulation of DNA curvature and flexibility in the promoter region. BMC Plant Biol. 2016;16 Suppl 1:65-81. DOL10.1186/sl2870-015-0691-2.DONG C. et al. Allelic variation at the TaZds-A1 locus on
Muterko A. et al. Discovery, evaluation and distribution of haplotypes and new alleles of the Photoperiod-A1 gene in wheat // Plant molecular biology. - 2015. - T. 88. - №. 1-2. - C. 149-164.Muterko A. et al. Discovery, evaluation and distribution of haplotypes and new alleles of the Photoperiod-A1 gene in wheat // Plant molecular biology. - 2015. - T. 88. - no. 1-2. - C. 149-164.
Nakamura S. et al. A wheat homolog of MOTHER OF FT AND TFL1 acts in the regulation of germination // The Plant Cell. - 2011. - T. 23. - №. 9. - C. 3215-3229. DOI: 10.1105/tpc. 111.088492.Nakamura S. et al. A wheat homolog of MOTHER OF FT AND TFL1 acts in the regulation of germination // The Plant Cell. - 2011. - T. 23. - no. 9. - C. 3215-3229. DOI: 10.1105/tpc. 111.088492.
Pozniak C. J. et al. Identification of QTL and association of a phytoene synthase gene with endosperm colour in durum wheat // Theoretical and Applied Genetics. - 2007. - Т. 114. - №. 3. - C. 525-537. DOI 10.1007/s00122-006-0453-5.Pozniak C. J. et al. Identification of QTL and association of a phytoene synthase gene with endosperm color in durum wheat // Theoretical and Applied Genetics. - 2007. - T. 114. - No. 3. - C. 525-537. DOI 10.1007/s00122-006-0453-5.
Zhang X. K. et al. Allelic variation at the vernalization genes Vm-A1, Vm-B1, Vm-Dm, and Vm-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit // Crop science. - 2008. - T. 48. - №. 2. - C. 458-470. DOI:10.2135/cropsci2007.06.0355.Zhang X. K. et al. Allelic variation at the vernalization genes Vm-A1, Vm-B1, Vm-Dm, and Vm-B3 in Chinese wheat cultivars and their association with growth habit // Crop science. - 2008. - T. 48. - no. 2. - C. 458-470. DOI:10.2135/cropsci2007.06.0355.
McKenna A, Shendure J. FlashFry: a fast and flexible tool for large-scale CRISPR target design. BMC biology. 2018 Dec;16(l):l-6.McKenna A, Shendure J. FlashFry: a fast and flexible tool for large-scale CRISPR target design. BMC biology. 2018 Dec;16(l):l-6.
Claims (7)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785924C1 true RU2785924C1 (en) | 2022-12-15 |
Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687451C1 (en) * | 2012-12-12 | 2019-05-13 | Те Брод Инститьют, Инк. | Crispr-cas systems and methods of changing expression of gene products |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687451C1 (en) * | 2012-12-12 | 2019-05-13 | Те Брод Инститьют, Инк. | Crispr-cas systems and methods of changing expression of gene products |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
LOPEZ-GIRONA Е. et al., CRISPR-Cas9 enrichment and long read sequencing for fine mapping in plants. Plant methods. 2020. Vol. 16, No. 1. Pp. 1-13. GILPATRICK T. et al., Targeted nanopore sequencing with Cas9-guided adapter ligation. Nat Biotechnol. 2020. Vol. 38. No. 4. Pp. 433-438. * |
MALMBERG M.M. et al., Assessment of low-coverage nanopore long read sequencing for SNP genotyping in doubled haploid canola (Brassica napus L.). Sci Rep. 2019. Vol. 9. No. 1. Art. 8688. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Dual‐color oligo‐FISH can reveal chromosomal variations and evolution in Oryza species | |
Suzuki et al. | MNU-induced mutant pools and high performance TILLING enable finding of any gene mutation in rice | |
Berendzen et al. | A rapid and versatile combined DNA/RNA extraction protocol and its application to the analysis of a novel DNA marker set polymorphic between Arabidopsis thaliana ecotypes Col-0 and Landsberg erecta | |
ES2357549T3 (en) | STRATEGIES FOR THE IDENTIFICATION AND DETECTION OF HIGH PERFORMANCE OF POLYMORPHISMS. | |
ES2393318T3 (en) | Strategies for the identification and detection of high performance polymorphisms | |
CN105696088B (en) | A kind of double digestion simplifies genome two generations sequencing library construction method and matched reagent box | |
Mullet et al. | Sorghum bicolor—an important species for comparative grass genomics and a source of beneficial genes for agriculture | |
Ramadan et al. | Efficient CRISPR/Cas9 mediated pooled-sgRNAs assembly accelerates targeting multiple genes related to male sterility in cotton | |
Wang et al. | Cytogenetic analysis and molecular marker development for a new wheat–Thinopyrum ponticum 1Js (1D) disomic substitution line with resistance to stripe rust and powdery mildew | |
Yang et al. | In-depth sequence analysis of the tomato chromosome 12 centromeric region: identification of a large CAA block and characterization of pericentromere retrotranposons | |
JP2022511633A (en) | Targeted enrichment with endonuclease protection | |
CN109735648B (en) | Method for screening wheat with different thousand grain weights and special kit thereof | |
Masoudi-Nejad et al. | An alternative to radiation hybrid mapping for large-scale genome analysis in barley | |
Wang et al. | Targeted mutagenesis in hexaploid bread wheat using the TALEN and CRISPR/Cas systems | |
CN106755465B (en) | Molecular marker closely linked with wheat flag leaf length QTL QFLL | |
RU2785924C1 (en) | Method for simultaneous nanopore sequencing of complete sequences of significant durum wheat genes | |
Mao et al. | Fine mapping and candidate gene analysis of the virescent gene v 1 in Upland cotton (Gossypium hirsutum) | |
CN112322772A (en) | Haplotype molecular marker of gene ZmCD9 related to cadmium content of corn grains and application thereof | |
Alexandrov et al. | Molecular cytogenetic analysis and genomic organization of major DNA repeats in castor bean (Ricinus communis L.) | |
Macko-Podgorni et al. | DcSto: carrot Stowaway-like elements are abundant, diverse, and polymorphic | |
Symeonidi et al. | CRISPR-finder: A high throughput and cost-effective method to identify successfully edited Arabidopsis thaliana individuals | |
Li et al. | Large-scale advances in SSR markers with high-throughput sequencing in Euphorbia fischeriana Steud | |
Han et al. | Expression profiles of a cytoplasmic male sterile line of Gossypium harknessii and its fertility restorer and maintainer lines revealed by RNA-Seq | |
ALJuhani et al. | Complete chloroplast genome of the medicinal plant Cleome paradoxa R. Br. Ex DC: Comparative analysis, and phylogenetic relationships among the members of Cleomaceae | |
Kumaraswamy et al. | Genome mapping tools: current research and future prospects |