eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197

Biomics

Архив номеров

Индексирование
  1. Главная
  2. →
  3. 2023
  4. →
  5. Том 15, № 3
  6. →
  7. Статьи
  8. →
  9. Исследование пангеномов и супер-пангеномов – непременное условие создания перспективных интрагенных и цисгенных растений, а также раскрытия природы гетерозиса

Исследование пангеномов и супер-пангеномов – непременное условие создания перспективных интрагенных и цисгенных растений, а также раскрытия природы гетерозиса

Год: 2023

Страницы: 167-203

Номер: Том 15, № 3

Тип: научная статья

DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2023-17

Рубрика: Статьи

Авторы: Чемерис Алексей Викторович, Чемерис Дмитрий Алексеевич, Геращенков Григорий Алексеевич, Кулуев Булат Разяпович, Гарафутдинов Равиль Ринатович, Баймиев Алексей Ханифович, Баймиев Андрей Ханифович

Скачать pdf

Аннотация:

Появление в середине 1990-х гг. словосочетания «постгеномная эра» было преждевременным, поскольку секвенируемые в то время (а большей частью и сейчас) так называемые полные геномы высших организмов представляют собой, согласно действующему определению термина «геном», последовательности ДНК половинного набора хромосом, причем собранных из фрагментов парных  хромосом,  стыкуемых  в  хаотичном  порядке,  что  позволяет  считать  их «квазигаплоидными» геномами или «квазигеномами», дающими лишь половинчатую генетическую информацию о конкретном организме, тогда как его фенотип определяет только полный набор хромосом, для всей совокупности ДНК в которых предлагается использовать новый термин «дином». В биологической науке (физико-химической биологии) можно выделить «донуклеиновую» и «нуклеиновую» эры, границей между которыми является намного опередившая свое время эпохальная статья Ф.Мишера, обнаружившего в 1869 г. названную им «нуклеином» богатую фосфором неизвестную субстанцию, ставшую много позже известной как ДНК. «Нуклеиновую эру» в свою очередь можно подразделить на ряд периодов: «тетрадный», «доспиральный», «спиральный» «догеномный», «квазигеномный», «пангеномный», «геномный» или точнее «диномный», который только-только начинается. Невзирая на снижение стоимости полногеномного секвенирования и ускорения этого процесса за последние пару десятилетий приблизительно в миллионы раз, а также, несмотря на заметное повышение его точности, коренного изменения мировоззрения у ученых в связи с насущной необходимостью секвенирования диплоидных геномов и сборки их нуклеотидных последовательностей в фазированном / гаплотипированном формате пока не произошло и подобных диномов в том числе для растений секвенировано крайне мало. И для этого необходим идейно новый подход к секвенированию ядерной ДНК из всего комплекта хромосом. Следует признать, что за диномами будущее ввиду того, что при квазигаплоидном секвенировании часто невозможно определить цис- и трансположения отдельных замен нуклеотидов и, соответственно, установить истинные кодируемые ими белковые последовательности, что может привести к неверному представлению об их каталитических или иных особенностях. Приходит также понимание того, что так называемые эталонные или референсные геномы высших организмов не дают всей полноты информации о вариациях нуклеотидных последовательностей, присущих разным представителям конкретного вида/сорта/линии в связи с чем набирает силу новый тренд в виде секвенирования пангеномов вида (биологического) или супер-пангеномов рода (биологического), позволяющих выявить характерные для всех коровые гены, а также присущие некоторым некие дополнительные гены, соотношение которых в диноме для отдельных образцов может быть чуть ли не равным. Причем секвенирование пангеномов крайне важно так как полученная информация может быть использована для улучшения сельскохозяйственных культур для повышения их урожайности, в том числе с целью создания на основе таких данных цисгенных растений, при определенных условиях (при отсутствии в них чужеродной ДНК в виде маркерных и селективных генов, а также прочих вспомогательных последовательностей) ГМО не являющимися. Знания пангеномов различных линий могут способствовать получению высокогетерозисных гибридов агрономически важных растений, гибридная сила в которых (пока теоретически) может быть закреплена с помощью искусственного апомиксиса с использованием CRISPR/Cas технологии геномного редактирования. При этом секвенирование пангеномов проливает свет на возникновение эффекта гибридной силы, что дает основание выдвинуть «пангеномную теорию гетерозиса», поскольку в этом случае за счет кроссинговера по неведомым законам происходит определенное (удачное) объединение разнокачественных геномов.

Ключевые слова:

ДНК, полногеномное секвенирование, геном, пангеном, супер-пангеном, мини-пангеном, квазигеном, диплоидный геном, дином, трансгенные растения, цисгенные растения, интрагенные растения, ГМО, гетерозис, пангеномная теория гетерозиса

Библиографический список:

  1. Баймиев Ал.Х., Кулуев А.Р., Матниязов Р.Т., Гарафутдинов Р.Р., Баймиев Ан.Х., Гималов Ф.Р., Чемерис Д.А., Кулуев Б.Р., Чемерис А.В. Разнообразие количественных оценок содержания ДНК в ядрах растений, их разброс, некоторые термины и понятия (геном, C-value, пангеном) // Biomics. 2022. Т.14(1). С.79-100. DOI: https://doi.org/31301/2221- 6197.bmcs.2022-6
  2. Брускин С.А. Корректировка понятийного аппарата в области генной инженерии для формирования продукт-ориентированного законодательства. В книге: Биотехнология: Состояние и перспективы развития. Материалы международного форума. Москва.2020. С. 338-339. doi:https://doi.org/10.37747/2312-640X-2020-19-338-339
  3. Вершинина З.Р., Кулуев Б.Р., Максимов И.В., Михайлова Е.В., Гумерова Г.Р., Малеев Г.В., Князев а.В., Баймиев Ан.Х., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. ГМО запретить невозможно разрешить! // Биомика. 2020.  Т.12(1).  С.  80-120.  DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-6
  4. Дворянинова Е.М., Большева Н.Л., Борхерт Е.В., Новаковский Р.О. и др. На пути к созданию пангенома льна // Сборник тезисов III Всероссийской конференции Высокопроизводительное секвенирование в геномике (HSG-2022). Новосибирск, 2022. С. 19.
  5. Дмитриев А.А., Пушкова Е.Н., Мельникова Н.В. Секвенирование геномов растений: современные технологии и новые возможности для селекции // Молекулярная биология. 2022. Т.56, №4 С.531-545. DOI: https://doi.org/31857/S0026898422040048
  6. Геращенков Г.А., Чемерис Д.А., Вершинина З.Р., Гималов Ф.Р., Сахабутдинова А.Р., Рожнова Н.А., Михайлова Е.В., Баймиев Ан.Х., Кулуев Б.Р., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Гений Грегор Мендель и геном первого генетика // Biomics. 2023. Т.15(2). С.96-138. DOI: https://doi.org/31301/2221-6197.bmcs.2023-13
  7. Зубов В.В., Чемерис Д.А., Василов Р.Г., Курочкин В.Е., Алексеев Я.И. Краткая история методов высокопроизводительного секвенирования нуклеиновых кислот // 2021. Т.13(1). С. 27-46 DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-4
  8. Каретников Д.И. Генаев М.А., Нестеров М.А., Ибрагимова С.М. и др. Реконструкция и анализ пангенома картофеля Solanum tuberosum сортов сибирской селекции // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции «Клеточная биология и биотехнология растений». Минск, 2022. С.21.
  9. Каретников Д.И. Сборка, аннотация и анализ тетраплоидного пангенома Solanum tuberosum // Материалы 60-й Международной научной студенческой конференции. Новосибирск, 2022. С.
  10. Кельрейтер И. Учение о поле и гибридизации растений // ОГИЗ – Сельхозгиз. М., Л. 1940. 246 С.
  11. Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Геращенков Г.А., Юнусбаев У.Б., Гарафутдинов Р.Р., Алексеев Я.И., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Сто лет гаплоидным геномам. Сейчас наступает время диплоидных // Биомика.    Т.12(4).   С.   411-434. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-33
  12. Кулуев Б.Р., Гумерова Г.Р., Михайлова Е.В., Геращенков Г.А., Рожнова Н.А., Вершинина З.Р., Князев А.В., Матниязов Р.Т., Баймиев Ан.Х., Баймиев
  13. Ал.Х., Чемерис А.В. Доставка CRISPR/CAS- компонентов в клетки высших растений для редактирования их геномов // Физиология растений. 2019.   Т.   66(5).   С.   339-353.   DOI: https://doi.org/10.1134/S0015330319050117
  14. Матвеева Т.В. Не совсем трансгенные растения // Вестник защиты растений. №(89). С. 106-108.
  15. Пронозин А.Ю., Брагина М. К., Салина Е. А. Пангеномы сельскохозяйственных растений. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(1):57-63. DOI: https://doi.org/18699/VJ21.007
  16. Тец В.В. Пангеном // Цитология. 2003. Т.45(5). С.526-531.
  17. Ходоренко А.В., Криничная Н.В., Касьяненко В.А. Термины              «доминирование» «сверхдоминирование». Теории гетерозиса // С-х биология. 2006. Т.40(5). С.15-22.
  18. Хотылева Л.В., Кильчевский А.В., Шаптуренко М.Н. Теоретические аспекты гетерозиса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. Т.20(4). С.482-492. DOI https://doi.org/18699/VJ16.174
  19. Чемерис А.В., Аминев Ф.Г., Гарафутдинов Р.Р. и др. // ДНК-криминалистика. М.: Наука. 2022. 466 С.
  20. Чемерис А.В., Ахунов Э.Д., Вахитов В.А. Секвенирование ДНК. М., Наука, 1999. 429 c.
  21. Чемерис А.В., Бикбулатова С.М., Чемерис Д.А., Баймиев Ал.Х., Князев А.В., Кулуев Б.Р., Максимов И.В. Надо ли опасаться ГМО? Взгляд несторонних наблюдателей на истерию вокруг // Биомика. 2014. Т.6. С.77-138.
  22. Чемерис А.В., Гарафутдинов Р.Р., Сахабутдинова А.Р., Морозов Р.А., Матниязов Р.Т., Геращенков Г.А., Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Баймиев Ал. Х., Чемерис Д.А. Скрещивались ли неандертальцы массово с кроманьонцами? (С палеодилетантской точки зрения, но с учетом данных полногеномного секвенирования     образцов современной и древней ДНК, а также на основе знаний используемых для этого технологий) //             2022.                   Т.14(2). С.156-179. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-12
  23. Чемерис А.В., Чемерис Д.А., Баймиев Ал.Х., Князев А.В., Кулуев Б.Р., Максимов И.В. Борьба с ГМО как неолысенковщина // Биомика. 2015. Т.7. C. 1-39.
  24. Abondio P, Cilli E, Luiselli D. Human Pangenomics: Promises and Challenges of a Distributed Genomic Reference // Life (Basel). V.13(6). 1360. doi: https://doi.org/10.3390/life13061360
  25. Barlow A, Hartmann S, Gonzalez J, Hofreiter M, Paijmans JLA. Consensify: A Method for Generating Pseudohaploid Genome Sequences from Palaeogenomic
  26. Datasets with Reduced Error Rates. Genes (Basel) // 2020. V.11(1). 50. doi: https://doi.org/10.3390/genes11010050
  27. Bayer PE, Golicz AA, Scheben A, Batley J, Edwards D. Plant pan-genomes are the new reference // Nat Plants. V.6(8). P. 914-920. doi: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0733-0
  28. Birchler JA, Yao H, Chudalayandi S. Unraveling the genetic basis of hybrid vigor // Proc Natl Acad Sci USA. 2006. 103(35). P.12957-12958. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0605627103
  29. Birchler JA, Yao H, Chudalayandi S, Vaiman D, Veitia Heterosis // Plant Cell. 2010. V.22(7). P.2105- 2112. doi: https://doi.org/10.1105/tpc.110.076133
  30. Bouwman BAM, Crosetto N, Bienko M. The era of 3D and spatial genomics // Trends Genet. 6. S0168-9525(22)00118-4. doi: https://doi.org/10.1016/j.tig.2022.05.010
  31. Byrne J., Dahm R. Friedrich Miescher and the 150th anniversary of the discovery of DNA // Biomics. 2019. V.11(3). P. 249-258. DOI: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2019-23
  32. Cabrera-Ponce J.L., Barraza, A., Alvarez- Venegas, R. Cisgenic Crops: Major Strategies to Create Cisgenic Plants Based on Genome Editing. In: Chaurasia, A., Kole, C. (eds) Cisgenic Crops: Potential and Prospects. Springer, Cham. 2022. P. 213-235. doi: https://doi.org/1007/978-3-031-06628-3_11
  33. Chan A.P., Choi Y, Rangan A, Zhang G, Podder A, Berens M, Sharma S, Pirrotte P, Byron S, Duggan D, Schork NJ. Interrogating the Human Diplome: Computational Methods, Emerging Applications, and Challenges // Methods Mol Biol. 2023. 2590. P.1-30. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2819-5_1
  34. Chargaff What really is DNA? Remarks on the changing aspects of a scientific concept // Prog. Nucl. Acid Res. Mol. Biol. 1968. V.8. P.297-333. https://doi.org/10.1016/s0079-6603(08)60549-8
  35. Chaurasia A., Kole C. (eds.) Cisgenic Crops: Potential and Prospects. Springer Cham. 2022. DOI: https://doi.org/1007/978-3-031-06628-3
  36. Chibage F.C., Nyoni C., Murashiki T.C., Samukange C., Muzerengwa R., Mahuni C., Savadye
  37. D.T. Cisgenesis and Intragenesis: Innovative Tools for Crop Improvement. In: Chaurasia, A., Kole, C. (eds.) Cisgenic Crops: Potential and Prospects. Springer, Cham. 2022. P. 43-64. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-06628-3_3
  38. Christiansen L., Amini S, Zhang F, Ronaghi M, Gunderson KL, Steemers FJ. Contiguity-Preserving Transposition Sequencing (CPT-Seq) for Genome-Wide Haplotyping, Assembly, and Single-Cell ATAC-Seq. Methods Mol Biol. 2017. V.1551. P.207-221. doi: https://doi.org/1007/978-1-4939-6750-6_12
  39. Collins FS, Patrinos A, Jordan E, Chakravarti A, Gesteland R, Walters L. New goals for the U.S. Human Genome Project:  1998-2003  //    1998. V.282(5389).                         P.682-689.                         doi: https://doi.org/10.1126/science.282.5389.682
  40. Darwin C.R. The effects of cross and self fertilisation in the vegetable kingdom. London: John Murray. 1876. 520 P.
  41. Della Coletta R, Qiu Y, Ou S, Hufford MB, Hirsch CN. How the pan-genome is changing crop genomics and improvement // Genome Biol. 2021. 22(1). 3. doi: https://doi.org/10.1186/s13059-020-02224-8
  42. Di Donato A, Filippone E, Ercolano MR, Frusciante L. Genome Sequencing of Ancient Plant Remains: Findings, Uses and Potential Applications for the Study and Improvement of Modern Crops // Front Plant Sci. 2018. 9. 441. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00441
  43. Domb K, Wang N, Hummel G, Liu C. Spatial Features and Functional Implications of Plant 3D Genome Organization // Annu Rev Plant 2022. V.73. P.173-200. doi: https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-102720-022810  
  44. Dudziak , Sozoniuk M., Kowalczyk K., Nowak
  45. Cisgenesis as a novel prospect for crop improvement. A review // Agronomy Science. 2019. V.74(2). P.7-14. DOI: https://doi.org/10.24326/as.2019.2.1
  46. Ebler J, Haukness M, Pesout T, Marschall T, Paten B. Haplotype-aware diplotyping from noisy long reads // Genome Biol. 2019. 20(1). 116. doi: https://doi.org/10.1186/s13059-019-1709-0
  47. EFSA Panel on Genetically Modified Organisms (GMO). Scientific opinion addressing the safety assessment of plants developed through cisgenesis and intragenesis // EFSA Journal. V.10(2). E2561. DOI: https://doi.org/10.2903/j.efsa.2012.2561
  48. EFSA GMO Panel (EFSA Panel on Genetically Modified Organisms). Statement on criteria for risk assessment of plants produced by targeted mutagenesis, cisgenesis and intragenesis. EFSA Journal. 2022. V.20(10). e07618. doi: https://doi.org/2903/j.efsa.2022.7618
  49. EFSA Panel on Genetically Modified Organisms (GMO). Updated scientific opinion on plants developed through cisgenesis and intragenesis. EFSA J. 2022a. V.20(10). e07621. doi: https://doi.org/2903/j.efsa.2022.7621
  50. Espinoza C, Schlechter R, Herrera D, Torres E, Serrano A, Medina C, Arce-Johnson P. Cisgenesis and intragenesis: new tools for improving crops // Biol Res. 2013.  V.46(4).  P.323-331.  doi: https://doi.org/10.4067/S0716-97602013000400003
  51. Forbes E, Wulff-Vester AK, Hvoslef-Eide TAK. Will genetically modified late blight resistant potatoes be the first GM crops to be approved for commercial growing in Norway? // Front Plant Sci. 2023. 14. 1137598. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1137598
  52. Fu H, Dooner HK. Intraspecific violation of genetic colinearity and its implications in maize // Proc Natl Acad Sci USA. 2002. 99(14). P.9573-9578. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.132259199
  53. Golicz AA, Bayer PE, Barker GC et al. The pangenome of an agronomically important crop plant Brassica oleracea. Nat Commun. 2016 Nov 11;7:13390. doi: https://doi.org/1038/ncomms13390
  54. Gowen J.W. (ed.) Heterosis. Ames, Iowa: Iowa State College Press. 552 P.
  55. Green E.D., Gunter C., Biesecker L.G. et al. Strategic vision for improving human health at The Forefront of Genomics // Nature. 2020. 586(7831). P.683-692. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2817-4
  56. He G, He H, Deng XW. Epigenetic variations in plant hybrids and their potential roles in heterosis // J Genet Genomics. V.40(5). P.205-210. doi: https://doi.org/10.1016/j.jgg.2013.03.011
  57. Hirsch CN, Foerster JM, Johnson JM. Et al. Insights into the maize pan-genome and pan- transcriptome // Plant Cell. 2014. 26(1). P.121-135. doi: https://doi.org/10.1105/tpc.113.119982
  58. Hameed A, Poznanski P, Nadolska-Orczyk A, Orczyk W. Graph Pangenomes Track Genetic Variants for Crop Improvement // Int J Mol Sci. 2022. 23(21). P.13420. doi: https://doi.org/10.3390/ijms232113420
  59. Herschel J.F.W. A Preliminary Discourse on the Study of Natural Philosophy // 1830. 372 P.
  60. Holme IB, Wendt T, Holm PB. Intragenesis and cisgenesis as alternatives to transgenic crop development // Plant Biotechnol J. 2013. V.11(4). P.395-407. doi: https://doi.org/10.1111/pbi.12055
  61. Hou H, Atlihan N, Lu ZX. New biotechnology enhances the application of cisgenesis in plant breeding // Front Plant Sci. 2014. 5. 389. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00389
  62. Hu H, Yu A CRISPR/Cas9-Based System with Controllable Auto-Excision Feature Serving Cisgenic Plant Breeding and Beyond // Int J Mol Sci. 2022. V.23(10). 5597. doi: https://doi.org/10.3390/ijms23105597
  63. Hufford MB, Seetharam AS, Woodhouse MR. et al. De novo assembly, annotation, and comparative analysis of 26 diverse maize genomes // Science. 2021. 373(6555). P.655-662. doi: https://doi.org/10.1126/science.abg5289
  64. Jacobsen E, Schouten HJ. Cisgenesis strongly improves introgression breeding and induced translocation breeding of plants // Trends Biotechnol. V.25(5). P.219-223.           doi: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2007.03.008
  65. Jander G, Norris SR, Rounsley SD, Bush DF, Levin IM, Last Arabidopsis map-based cloning in the post-genome era // Plant Physiol. 2002. V.129(2). P.440 doi: https://doi.org/10.1104/pp.003533
  66. Jarvis ED, Formenti G, Rhie A et al. Human Pangenome Reference Consortium. Semi-automated assembly of high-quality diploid human reference genomes // Nature. V.611(7936). P.519-531. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05325-5
  67. Jin X., Du, H., Zhu, C. et al. Haplotype-resolved genomes of wild octoploid progenitors illuminate genomic diversifications from wild relatives to cultivated strawberry // Nat. 2023. V.9. P. 1252–1266. DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01473-2
  68. Jin M, Liu H, He C, Fu J, Xiao Y, Wang Y, Xie W, Wang G, Yan J. Maize pan-transcriptome provides novel insights into genome complexity and quantitative trait variation // Sci Rep. 2016. 6. 18936. doi: https://doi.org/10.1038/srep18936
  69. Jerkovic I, Cavalli G. Understanding 3D genome organization by multidisciplinary methods// Nat Rev Mol Cell Biol. 2021. 22(8). P.511-528. doi: https://doi.org/10.1038/s41580-021-00362-w
  70. Jochemsen H., Schouten H.J. Ethische beoordeling van genetische modificatie. 88–95. In: Jochemsen H (ed.) Toetsen en Begrenzen. Een Ethische en Politieke Beoordeling van de Moderne Biotechnologie. Buijten and Schipperheijn, Amsterdam, 2000
  71. Kaeppler S. Heterosis: Many Genes, Many Mechanisms—End the Search for an Undiscovered Unifying Theory // International Scholarly Research Notices. V. 2012, Article ID 682824. doi: https://doi.org/10.5402/2012/682824
  72. Khan AW, Garg V, Roorkiwal M, Golicz AA, Edwards D, Varshney RK. Super-Pangenome by Integrating the Wild Side of a Species for Accelerated Crop Improvement // Trends Plant Sci. 2020. 25(2). P.148-158. doi: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.10.012
  73. Khan A., Carey SB, Serrano A, Zhang H, Hargarten H, Hale H, Harkess A, Honaas L. A phased, chromosome-scale genome of 'Honeycrisp' apple (Malus domestica) // GigaByte. 2022:gigabyte69. doi: https://doi.org/10.46471/gigabyte.69
  74. Kim, D., Bae, S., Park, J. et al. Digenome-seq: genome-wide profiling of CRISPR-Cas9 off-target effects in human cells // Nat Methods. 2015. 12. P. 237–243. doi: https://doi.org/10.1038/nmeth.3284
  75. Kong W, Jiang M, Wang Y, Chen S, Zhang S, Lei W, Chai K, Wang P, Liu R, Zhang X. Pan- transcriptome assembly combined with multiple association analysis provides new insights into the regulatory network of specialized metabolites in the tea plant Camellia sinensis // Hortic Res. 2022. 9:uhac100. doi: https://doi.org/10.1093/hr/uhac100
  76. Koren S, Rhie A, Walenz BP, Dilthey AT, Bickhart DM, Kingan SB, Hiendleder S, Williams JL, Smith TPL, Phillippy AM. De novo assembly of haplotype-resolved genomes with trio binning // Nat Biotechnol. V.22. 10.1038/nbt.4277. doi: https://doi.org/10.1038/nbt.4277
  77. Lai J, Li R, Xu X et al. Genome-wide patterns of genetic variation among elite maize inbred lines // Nat Genet. 2010. V.42(11). P.1027-1030. doi: https://doi.org/10.1038/ng.684
  78. Lam M., Xu X., Liu X. et al. Resequencing of 31 wild and cultivated soybean genomes identifies patterns of genetic diversity and selection // Nat Genet. 2010. V.42. P.1053–1059. doi: https://doi.org/10.1038/ng.715
  79. Lamalakshmi Devi E., Chongtham S.K. Holeyachi P., Kousar N., Singh M., Behera C., Telem R.S., Singh N.B., Wani S.H. Cisgenesis and Intragenesis: Twin Sisters for Crop Improvement // Res. J. Agriculture & Forestry Sci. 2013. 1(10). P.22-26.
  80. Lander ES, Linton LM, Birren B, et al. International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome // Nature. 2001. 409(6822). P.860-921. doi: https://doi.org/10.1038/35057062
  81. Lederberg J., McCray A.T. 'Ome Sweet 'Omics - A Genealogical Treasury of Words // Scientist. V.15(7). P.8.
  82. Lee JS, Jahani M, Huang K, Mandel JR, Marek LF, Burke JM, Langlade NB, Owens GL, Rieseberg LH. Expression complementation of gene presence/absence polymorphisms in hybrids contributes importantly to heterosis in sunflower // J Adv Res. 2022. 42. P.83-98. doi: https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.04.008
  83. Levy S., Sutton G, Ng PC et al. The diploid genome sequence of an individual human // PLoS Biol. 2007. 5(10). e254. doi: 10.1371/journal.pbio.0050254
  84. Li N, He Q, Wang J et al. Building the sequence map of the human pan-genome // Nat Biotechnol. 2010. 28(1). P.57-63. doi: https://doi.org/10.1038/nbt.1596
  85. Li Z, Jiang F, Gao J et al. Super-pangenome analyses highlight genomic diversity and structural variation across wild and cultivated tomato species // Nat Genet. 2023. 55(5). P.852-860. doi: https://doi.org/10.1038/s41588-023-01340-y
  86. Li W., Liu J., Zhang H. et al. Plant pan- genomics: recent advances, new challenges, and roads ahead // J Genet Genomics. 2022. 49(9). P.833-846. doi: https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.06.004
  87. Liao WW, Asri M, Ebler J. et al. A draft human pangenome reference // Nature. V.617(7960). P.312-324. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05896-x
  88. Liu Y, Tian Z. Super graph-based pan-genome: Bringing rice functional genomic study into a new dawn // Mol Plant. 2022. V.15(9). P.1409-1411. doi: 10.1016/j.molp.2022.07.005
  89. Liu W, Zhang Y, He H, He G, Deng XW. From hybrid genomes to heterotic trait output: Challenges and opportunities // Curr Opin Plant Biol. 2022. 66. 102193. doi: https://doi.org/10.1016/j.pbi.2022.102193
  90. Mao J, Wang Y, Wang B et al. High-quality haplotype-resolved genome assembly of cultivated octoploid strawberry // Hortic Res. 2023. V.10(1):uhad002. doi: https://doi.org/1093/hr/uhad002
  91. Mendel G. Versuche über Pflanzen-Hybriden // Verhandlungen des Naturforschenden Vereins zu Brünn. V.4. P. 3-47
  92. Menzel M.Y. A Cytological Method for Genome Analysis in Gossypium // Genetics. V.40. P.214- 223.
  93. Michael T.P., VanBuren R. Building near- complete plant genomes // Curr Opin Plant 2020. V.54. P.26-33. doi: https://doi.org/10.1016/j.pbi.2019.12.009
  94. Miga K.H., Wang T. The Need for a Human Pangenome Reference Sequence // Annu Rev Genomics Hum 2021. V.22. P.81-102. doi: https://doi.org/10.1146/annurev-genom-120120-081921
  95. Mohanta TK, Mishra AK, Al-Harrasi A. The 3D Genome: From Structure to Function // Int J Mol Sci. 2021. 22(21). 11585. doi: https://doi.org/10.3390/ijms222111585
  96. Montenegro J.D., Golicz AA, Bayer PE, Hurgobin B, Lee H, Chan CK, Visendi P, Lai K, Doležel J, Batley J, Edwards D. The pangenome of hexaploid bread wheat // Plant J. 2017. 90(5). P.1007-1013. doi: https://doi.org/10.1111/tpj.13515
  97. Morgante M, De Paoli E, Radovic S. Transposable elements and the plant pan-genomes // Curr Opin Plant Biol. 2007. 10(2). P.149-155. doi: https://doi.org/10.1016/j.pbi.2007.02.001
  98. Naithani S, Deng CH, Sahu SK, Jaiswal P. Exploring Pan-Genomes: An Overview of Resources and Tools for Unraveling Structure, Function, and Evolution of Crop Genes and Genomes // Biomolecules. V.13(9). 1403. doi: https://doi.org/10.3390/biom13091403
  99. Nielsen KM. Transgenic organisms--time for conceptual diversification? // Nat Biotechnol. V.21(3). P.227-228. doi: https://doi.org/10.1038/nbt0303-227
  100. Nowak R. Entering the postgenome era // 1995. V.270. P.368-371.
  101. Ouyang W, Xiong D, Li G, Li X. Unraveling the 3D Genome Architecture in Plants: Present and Future // Mol Plant. V.13(12). P.1676-1693. doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.10.002
  102. Pardy F., Hynst J., Fialová D., Brzobohatá K., Hejtmánek L., Pospishilová S. Reconstructing the genome of Gregor Johann Mendel using state-of-the-art molecular and bioinformatics tools // Folia Mendeliana. V.58(1). P.53-60.
  103. Petek M, Zagorščak M, Ramšak Ž, Sanders S, Tomaž Š, Tseng E, Zouine M, Coll A, Gruden K. Cultivar-specific transcriptome and pan-transcriptome reconstruction of tetraploid potato // Sci Data. 2020. 7(1). 249. doi: https://doi.org/10.1038/s41597-020-00581-4
  104. Petereit J, Bayer PE, Thomas WJW, Tay Fernandez CG, Amas J, Zhang Y, Batley J, Edwards D. Pangenomics and Crop Genome Adaptation in a Changing Climate // Plants (Basel). V.11(15). 1949. doi: https://doi.org/10.3390/plants11151949
  105. Piet Q, Droc G, Marande W et al. A chromosome-level, haplotype-phased Vanilla planifolia genome highlights the challenge of partial endoreplication for accurate whole-genome assembly // Plant Commun. V.3(5). 100330. doi: https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100330
  106. Podevin N, Devos Y, Davies HV, Nielsen KM. Transgenic or not? No simple answer! New biotechnology-based plant breeding techniques and the regulatory landscape // EMBO Rep. 2012. 13(12). P.1057-1061. doi: https://doi.org/10.1038/embor.2012.168
  107. Qi W, Lim YW, Patrignani A et al. The haplotype-resolved chromosome pairs of a heterozygous diploid African cassava cultivar reveal novel pan-genome and allele-specific transcriptome features // Gigascience. 11:giac028. doi: https://doi.org/10.1093/gigascience/giac028
  108. Raza A, Bohra A, Garg V, Varshney Back to wild relatives for future breeding through super- pangenome // Mol Plant. 2023. V.16(9). P.1363-1365. doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.08.005
  109. Razduyev A.V., Simonova E.A. — Specificity of term formation in the fields of Genetics and Genetic Engineering (based on the English, Spanish and Russian language materials) // SENTENTIA. European Journal of Humanities and Social Sciences. 2020. No. 1. P.. 65 - 75. DOI: https://doi.org/25136/1339-3057.2020.1.31882
  110. Roach M.J., Johnson DL, Bohlmann J, van Vuuren HJJ, Jones SJM, Pretorius IS, Schmidt SA, Borneman AR. Population sequencing reveals clonal diversity and ancestral inbreeding in the grapevine cultivar Chardonnay // PLoS Genet. 2018. 14(11). e1007807. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007807
  111. Roberts N.J., Vogelstein JT, Parmigiani G, Kinzler KW, Vogelstein B, Velculescu VE. The predictive capacity of personal genome sequencing // Sci Transl Med. 2012. 4(133). 133ra58. doi: https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3003380
  112. Rommens CM, Haring MA, Swords K, Davies HV, Belknap WR. The intragenic approach as a new extension to traditional plant breeding // Trends Plant 2007. V.12(9). P.397-403.      doi: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2007.08.001
  113. Rommens CM, Humara JM, Ye J, Yan H, Richael C, Zhang L, Perry R, Swords K. Crop improvement through modification of the plant's own genome // Plant Physiol. V.135(1). P.421-431. doi: https://doi.org/10.1104/pp.104.040949
  114. Rousselière D, Rousselière S. Is biotechnology (more) acceptable when it enables a reduction in phytosanitary treatments? A European comparison of the acceptability of transgenesis and cisgenesis // PLoS One. V.12(9).          e0183213.            doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183213
  115. Schaart JG, Mehli L, Schouten Quantification of allele-specific expression of a gene encoding strawberry polygalacturonase-inhibiting protein (PGIP) using Pyrosequencing // Plant J. 2005. V.41(3). P.493-
  116. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2004.02299.x
  117. Schnable PS, Ware D, Fulton RS et al. The B73 maize genome: complexity, diversity, and dynamics // Science.   V.326(5956).  P.1112-1115.  doi: https://doi.org/10.1126/science.1178534
  118. Schouten, H.J. The Origin of Cisgenesis, and Its Evolving Definition. In: Chaurasia, A., Kole, C. (eds.) Cisgenic Crops: Potential and Prospects. Springer, Cham. 2022. 1-12. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-06628-3_1
  119. Schouten HJ, Krens FA, Jacobsen E. Do cisgenic plants warrant less stringent oversight? // Nat Biotechnol. V.24(7). P.753. doi: https://doi.org/10.1038/nbt0706-753
  120. Schouten HJ, Krens FA, Jacobsen E. Cisgenic plants are similar to traditionally bred plants: international regulations for genetically modified organisms should be altered to exempt cisgenesis // EMBO   2006.  V.7(8).  P.750-753.  doi: 10.1038/sj.embor.7400769
  121. Schouten HJ, Jacobsen E. Cisgenesis and intragenesis, sisters in innovative plant breeding // Trends Plant   2008.  V.13(6).  P.260-261.  doi:https://doi.org/10.1016/j.tplants.2008.04.005
  122. Schwessinger B., Rathjen J.P. Extraction of High Molecular Weight DNA from Fungal Rust Spores for Long Read Sequencing // Methods Mol Biol. 2017. 1659. P.49-57. doi: 10.1007/978-1-4939-7249-4_5
  123. Shang L, Li X, He H et al. A super pan-genomic landscape of rice // Cell Res. 2022. 32(10). P.878-896. doi: 10.1038/s41422-022-00685-z
  124. Shi J, Tian Z, Lai J, Huang X. Plant pan- genomics and its applications // Mol 2023. V.16(1). P.168-186. doi: 10.1016/j.molp.2022.12.009
  125. Shull G.H. Duplicate genes for capsule-form in Bursa bursa-pastoris // Zeitschrift für induktive Abstammungs- und 1914. V.12. P. 97 doi: https://doi.org/10.1007/BF01837282
  126. Shull G.H. What is “heterosis”? // Genetics. V.33. P.439-446. doi: https://doi.org/10.1093/genetics/33.5.439
  127. Springer NM, Ying K, Fu Y, Ji T, Yeh CT, Jia Y, Wu W, Richmond T, Kitzman J, Rosenbaum H, Iniguez AL, Barbazuk WB, Jeddeloh JA, Nettleton D, Schnable PS. Maize inbreds exhibit high levels of copy number variation (CNV) and presence/absence variation (PAV) in genome content // PLoS 2009. V.5(11). e1000734. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000734
  128. Staden R. A new computer method for the storage and manipulation of DNA gel reading data // Acids Res. 1980. V.8. P.3673-94. doi: https://doi.org/10.1093/nar/8.16.3673
  129. Sun S, Zhou Y, Chen J et al. Extensive intraspecific gene order and gene structural variations between Mo17 and other maize genomes // Nat V.50(9). P.1289-1295. doi: https://doi.org/10.1038/s41588-018-0182-0
  130. Sun Y., Shang L., Zhu Q.H., Fan L., Guo L. Twenty years of plant genome sequencing: achievements and challenges // Trends Plant Sci. 2022. V.27(4). P.391- doi: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.10.006
  131. Takeuchi T., Suzuki Y, Watabe S. et al. A high- quality, haplotype-phased genome reconstruction reveals unexpected haplotype diversity in a pearl oyster // DNA 2022.              V.29(6).           dsac035.          doi: https://doi.org/10.1093/dnares/dsac035
  132. Tay Fernandez CG, Nestor BJ, Danilevicz MF, Gill M, Petereit J, Bayer PE, Finnegan PM, Batley J, Edwards D. Pangenomes as a Resource to Accelerate Breeding of Under-Utilised Crop Species // Int J Mol Sci. 2022. 23(5). 2671. doi: https://doi.org/10.3390/ijms23052671
  133. Telem RS, Wani SH, Singh NB, Nandini R, Sadhukhan R, Bhattacharya S, Mandal N. Cisgenics - a sustainable approach for crop improvement // Curr Genomics. V.14(7). P.468-476. doi: https://doi.org/10.2174/13892029113146660013
  134. Tettelin H., Masignani V., Cieslewicz M.J. et al. Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: implications for the microbial "pan-genome" // Proc Natl Acad Sci USA. 2005. 102(39). P.13950-13955.                       doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0506758102
  135. van Hove L, Gillund F. Is it only the regulatory status? Broadening the debate on cisgenic plants // Environ Sci 2017. V.29(1). 22. doi: https://doi.org/10.1186/s12302-017-0120-2
  136. Vazquez-Vilar M, Fernandez-Del-Carmen A, Garcia-Carpintero V et al. Dually biofortified cisgenic tomatoes with increased flavonoids and branched-chain amino acids content // Plant Biotechnol J. 2023. 25. doi: https://doi.org/1111/pbi.14163
  137. Venter J.C. Multiple personal genomes await // Nature. V.464. P.676-677. doi: 10.1038/464676a
  138. Venter JC, Adams MD, Myers EW et al. The sequence of the human genome // Science. V.291(5507). P.1304-1351.                       doi: https://doi.org/10.1126/science.1058040
  139. Venter JC, Smith HO, Hood L. A new strategy for genome sequencing // Nature. V.381(6581). P.364-366. doi: https://doi.org/10.1038/381364a0
  140. Vu TV, Nguyen NT, Kim J, Hong JC, Kim JY. Prime editing: Mechanism insight and recent applications in plants // Plant Biotechnol J. 2023. doi: https://doi.org/10.1111/pbi.14188
  141. Walsh J.B., Marks J. Sequencing the human genome // Nature. V.322. P. 590.
  142. Wang J, Yang W, Zhang S et al. A pangenome analysis pipeline provides insights into functional gene identification in rice // Genome Biol. 2023. 24(1). 19. doi: https://doi.org/10.1186/s13059-023-02861-9
  143. Wang S, Qian YQ, Zhao RP, Chen LL, Song JM. Graph-based pan-genomes: increased opportunities in plant genomics // J Exp Bot. 2023. 74(1). P.24-39. doi: https://doi.org/10.1093/jxb/erac412
  144. Wang T., Antonacci-Fulton L., Howe K. et al. The Human Pangenome Project: a global resource to map genomic diversity // 2022. V.604(7906). P.437-
  145. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04601-8
  146. Wheeler D.A., Srinivasan M., Egholm M. et al. The complete genome of an individual by massively parallel DNA sequencing // Nature. V.452(7189). P.872-876. doi: https://doi.org/10.1038/nature06884
  147. Winkler H. 7. Über Parthenogenesis bei Wikstroemia indica (L.) C. A. Mey. // Annales du Jardin botanique de Buitenzorg. V.20. P. 208-276.
  148. Winkler H. Verbreitung und Ursache der Parthenogenesis im Pflanzen- und Tierreiche. Jena: Gustav Fischer Verlag. 250 s.
  149. Wu Q, Tong W, Zhao H, Ge R, Li R, Huang J, Li F, Wang Y, Mallano AI, Deng W, Wang W, Wan X, Zhang Z, Xia E. Comparative transcriptomic analysis unveils the deep phylogeny and secondary metabolite evolution of 116 Camellia plants // Plant J. 2022. 111(2). P.406-421. doi: https://doi.org/10.1111/tpj.15799
  150. Wu S, Sun H, Gao L, Branham S, McGregor C, Renner SS, Xu Y, Kousik C, Wechter WP, Levi A, Fei Z. A Citrullus genus super-pangenome reveals extensive variations in wild and cultivated watermelons and sheds light on watermelon evolution and domestication // Plant Biotechnol J. 2023. 21(10). P.1926-1928. doi: https://doi.org/10.1111/pbi.14120
  151. Xiong J, Hu F, Ren J, Huang Y, Liu C, Wang K. Synthetic apomixis: the beginning of a new era. //Curr Opin Biotechnol. V.79. 102877. doi: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2022.102877
  152. Xu S, He Z, Zhang Z et al. The origin, diversification and adaptation of a major mangrove clade (Rhizophoreae) revealed by whole-genome sequencing // Natl Sci    2017.  V.4(5).  P.721-734.  doi:https://doi.org/10.1093/nsr/nwx065
  153. Yeo M., Mauricio IL, Messenger LA et al. Multilocus sequence typing (MLST) for lineage assignment and high resolution diversity studies in Trypanosoma cruzi // PLoS Negl Trop Dis. 2011. V.5(6). e1049. doi: https://doi.org/1371/journal.pntd.0001049
  154. Yu D, Gu X, Zhang S, Dong S, Miao H, Gebretsadik K, Bo K. Molecular basis of heterosis and related breeding strategies reveal its importance in vegetable breeding // Hortic Res. 2021. 8(1). 120. doi: https://doi.org/10.1038/s41438-021-00552-9
  155. Zhang Y, Fu J, Wang K et al. The telomere-to- telomere gap-free genome of four rice parents reveals SV and PAV patterns in hybrid rice breeding. Plant Biotechnol J. 2022 Sep;20(9):1642-1644. doi: https://doi.org/1111/pbi.13880
  156. Zhuang Y, Wang X, Li X et Phylogenomics of the genus Glycine sheds light on polyploid evolution and life-strategy transition // Nat Plants. 2022. V.8(3). P.233 doi: https://doi.org/10.1038/s41477-022-01102-4

 

Скачать pdf
наверх
eISSN: 2221-6197 DOI: 10.31301/2221-6197