Synteny between melon and cucumber

Synteny between melon and cucumber chromosomes Comparative mapping, in silico PCR, and BLAST sequence alignment allowed a comprehensive assessment of syntenic relationships between the cucumber and melon chromosomes (Figures 2 and 3). Among the 401 markers positioned on the melon consensus map, 81 provided no in silico PCR products or BLAST hits in the cucumber genome sequences examined (Table S3).Most of these 81 markers were derived from melon genomic DNA sequences (Table S3), indicating their uniqueness to the melon genome. The genomic distribution of these “no-hit” markers also appears to be nonrandom on the melon consensus map, and in many cases (Chromosomes II, V, VI, VIII, IX, X, XI, and XII),these markers were located at telomeric ends, implying the possibility of rapid evolutionary divergence (Table S3). Such information may allow design of experiments to investigate the nature of these regions in Cucumis
chromosome evolution. Phylogenetic analyses [8,10,12] in Cucumis support an early hypothesis that the base chromosome number x = 7 in cucumber is derived from a progenitor species with x =12 [17,18]. Six of the seven cucumber chromosomes may
be originated from chromosome fusion of such a progenitor species [42,44]. We provide herein additional information regarding the syntenic relationships between
cucumber and melon chromosomes indicating that the evolutionary dynamics of cucumber evolution is complex (Table 2, Figure 3). Although we confirmed the early finding
[42,44] that cucumber Chromosome 7 was syntenic with melon Chromosome I, we found that the co-linearity of marker loci in the two chromosomes has been broken
(Table S3, Additional File 1) suggesting that Chromosome 7 of cultivated cucumber may have undergone certain structural changes since its divergence from an ancestral
species (e.g., melon or C. hystrix, see below). The other six chromosomes of cucumber appear to have more complicated evolutionary histories. For instance, both Chromosomes
2 and 6 possess genomic regions that are syntenic to genetic blocks from at least three melon chromosomes (III+V+XI, and III+VIII+XI, respectively; Figure 3), suggesting
they are derived from more than simple chromosome fusion. Although Chromosomes 1, 3, 4, and 5 each possessed genomic blocks syntenic with those from two melon chromosomes, the arrangements of these blocks differed among chromosomes (Figure 3). Since cucumber
Chromosome 3 (longest of the 7 chromosomes) [70,72] appears to be comparatively simple in its syntenic block organization, it is tempting to hypothesize that it originated
from simple fusion of melon chromosomes IV and VI. However, close inspection of marker order in cucumber Chromosome 3 and melon Chromosomes IV and VI(Table S3) reveals non-colinearity, which suggests that additional structural changes may have occurred after a
hypothetical chromosome fusion event. Data presented herein provides a rather complicated description of Cucumis species chromosome evolution, making a comprehensive statement regarding chromosome evolution in melon and cucumber difficult at this
time. It is apparent that additional information is required regarding the genomic nature of melon, and cucumber, as well as potential ‘bridge” species [[12], e.g.,
C. hystrix) to elucidate more clear evolutionary relationships in this genus. To better understand these relationships a more saturated cucumber genetic map is needed
to increase the resolution of cucumber scaffolds for comparative mapping. The cucumber map used herein was developed with 77 RILs from an inter-subspecific
cross between cultivated cucumber (C. sativus var. sativus) line Gy14 and the wild C. sativus var. hardwickii line PI 183967 [43]. There were, however, strong recombination
suppressions detected during map construction resulting in clustering of molecular markers in several regions of cucumber Chromosomes 4, 5, and 7. Such
recombination suppression may, in part, be due to structural differences in chromosomes between cultivated and wild cucumbers (Table S3), which, in turn, may have reduced the power of ordering markers and scaffolds. Meanwhile, the whole genome sequencing of
melon is near completion (Garcia-Mas et al., manuscript in preparation). This will provide a powerful tool to understand the synteny between the melon and cucumber
chromosomes at DNA sequence level.A wild relative of cucumber, C. hystrix (2n = 2 × = 24),may play the key role in understanding the process of cucumber chromosome evolution. Extensive phylogenetic analyses in Cucumis have indicated that C. hystrix is so
far the closest wild relative of cucumber [8,10,12]. The lack of genetic affinity between C. hystrix and C. melo, and African species, lends support to the hypothesis that C. hystrix is a progenitor species of C. sativus, or that they at least share a common ancestral lineage [82]. C.hystrix has the same number of chromosomes as melon,
and is sparingly cross-compatible with cucumber, but not melon [83]. A fertile amphidiploid, C. hystivus (2n = 4 ×= 38) between cucumber and C. hystrix, as well as alien addition lines have also been successfully created [84,85].The seven meiotic chromosomes of C. sativus are larger than the 12 chromosomes of C. hystrix [85]. Fluorescence in situ hybridization of 45S rDNA and CsCent1 repetitve DNA probes to cucumber pachytene chromosomes also suggested that cucumber Chromosomes 1 and 2 may have evolved from fusions of an ancestral karyotype with 2n = 24 [86]. These findings make C. hystrix the primary resource for testing genetic hypotheses for further characterizing
the evolution of modern cucumber.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Synteny ระหว่างแตงโมและแตงกวา chromosomes เปรียบเทียบแม็ป ใน silico PCR และจัดลำดับระเบิดได้มีการประเมินครอบคลุมความสัมพันธ์ syntenic ระหว่าง chromosomes แตงกวาและแตง (เลข 2 และ 3) ระหว่างเครื่องหมายที่ 401 วางแผนที่ช่วยให้แตงโม 81 ให้ในผลิตภัณฑ์ PCR silico หรือฮิตระเบิดในแตงกวาลำดับกลุ่มตรวจสอบพรม (ตาราง S3)ส่วนใหญ่เครื่องหมายเหล่านี้ 81 ได้มาจากแตงโม genomic DNA ลำดับ (ตาราง S3), ระบุเอกลักษณ์ของพวกเขาการจีโนมแตงโม กระจาย genomic ของเครื่องหมายเหล่านี้ "no-hit" จะแสดงเป็นแผนที่ช่วยแตง nonrandom และในหลายกรณี (Chromosomes II, V, VI, VIII, IX, X, XI และ XII), เครื่องหมายเหล่านี้มีอยู่ที่ปลาย telomeric หน้าที่ของ divergence วิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว (ตาราง S3) ข้อมูลดังกล่าวให้ออกแบบการทดลองเพื่อตรวจสอบลักษณะของภูมิภาคนี้ใน Cucumisวิวัฒนาการของโครโมโซม Phylogenetic วิเคราะห์ [8,10,12] ใน Cucumis สนับสนุนสมมติฐานช่วงที่ x หมายเลขโครโมโซมพื้นฐาน = 7 ในแตงกวามาชนิด progenitor กับ x = 12 [17,18] หกของ chromosomes แตงกวาเจ็ดอาจจะมาจากโครโมโซมฟิวชั่นพันธุ์ดังกล่าวเป็น progenitor [42,44] เราให้ข้อมูลนี้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง syntenicแตงกวาและแตง chromosomes ระบุว่า เปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการของแตงกวาวิวัฒนาการซับซ้อน (ตารางที่ 2 รูปที่ 3) ถึงแม้ว่าเรายืนยันค้นหาก่อน[42,44] ว่า แตงกวา 7 โครโมโซม syntenic มีแตงโมโครโมโซม เราพบว่า co-แบบดอกไม้ของเครื่อง loci ใน chromosomes สองได้ขาด(S3 เพิ่มเติมไฟล์ที่ 1 ตาราง) แนะนำว่า โครโมโซม 7 ปลูกแตงกวาอาจมีระดับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางอย่างตั้งแต่การ divergence จากโบราณชนิด (เช่น แตงโมหรือ C. hystrix ดูด้านล่าง) อื่น ๆ chromosomes หกของแตงกวาจะ มีมากขึ้นมีความซับซ้อนประวัติวิวัฒนาการ ตัวอย่าง ทั้ง Chromosomes2 และ 6 มีภาค genomic ที่ syntenic บล็อกทางพันธุกรรมจาก chromosomes แตงน้อยสาม (III + V + XI และ III + VIII + XI ตามลำดับ รูปที่ 3), แนะนำพวกเขามาจากโครโมโซมมากกว่าอย่างฟิวชั่น แม้ว่า Chromosomes 1, 3, 4 และ 5 แต่ละต้องมีบล็อก syntenic กับจากสองแตงโม chromosomes genomic เรียงบล็อกเหล่านี้แตกต่างระหว่าง chromosomes (3 รูป) เนื่องจากแตงกวาโครโมโซม (ที่ยาวที่สุดของ 7 chromosomes) 3 [70,72] เป็นอย่างดีอย่างหนึ่งในองค์กรของบล็อก syntenic จะดึงดูดการ hypothesize มันมาจากฟิวชั่นอย่างของ chromosomes แตงโม IV และ VI อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบเครื่องหมายใบสั่งในโครโมโซม 3 แตงกวา และแตงโม Chromosomes IV และ VI (ตาราง S3) ปิดเปิดเผยไม่ใช่-colinearity ซึ่งแนะนำว่า อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพิ่มเติมหลังจากเหตุการณ์สมมุติโครโมโซมฟิวชั่น ข้อมูลที่นำเสนอนี้ให้คำอธิบายที่ค่อนข้างซับซ้อน Cucumis พันธุ์โครโมโซมวิวัฒนาการ ทำคำสั่งที่ครอบคลุมเกี่ยวกับวิวัฒนาการของโครโมโซมในแตงโมและแตงกวายากที่เวลา เห็นได้ชัดเจนว่า ข้อมูลเพิ่มเติมจำเป็นเกี่ยวกับธรรมชาติ genomic แตงโม และแตงกวา ตลอดจนศักยภาพ ' สะพาน "พันธุ์ [[12], เช่นC. hystrix) ใช้ผสมกับ elucidate ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการชัดเจนเพิ่มเติมในสกุลนี้ การเข้าใจความสัมพันธ์เหล่านี้ต้องการแผนที่พันธุแตงกวาอิ่มตัวมากขึ้นการเพิ่มความละเอียดของแตงกวา scaffolds สำหรับการแม็ปที่เปรียบเทียบ แผนที่แตงกวาใช้นี้ได้รับการพัฒนา ด้วย RILs 77 จากการอินเตอร์-subspecificข้ามระหว่างบรรทัด (C. sativus เพียง sativus) ปลูกแตงกวา Gy14 และสาย hardwickii เพียงป่า C. sativus PI 183967 [43] มี แต่ recombination ที่แข็งแรงsuppressions ตรวจพบในระหว่างการสร้างแผนที่ในคลัสเตอร์ของเครื่องหมายโมเลกุลในหลายภูมิภาคของแตงกวา Chromosomes 4, 5 และ 7 ดังกล่าวปราบปราม recombination ในส่วน ได้เนื่องจากโครงสร้างความแตกต่างใน chromosomes ระหว่างป่า และปลูกแตงกวา (ตาราง S3), ซึ่ง จะ อาจมีลดอำนาจสั่งเครื่องหมายและ scaffolds ในขณะเดียวกัน ลำดับจีโนมทั้งของแตงโมอยู่ใกล้เสร็จ (การ์เซียมาส et al. ฉบับเตรียม) มีเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพเข้าใจ synteny ระหว่างแตงโมและแตงกวาchromosomes ระดับลำดับดีเอ็นเอญาติของแตงกวา C. hystrix ป่า (2n = 2 × = 24), อาจเล่นบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการวิวัฒนาการของโครโมโซมแตงกวา วิเคราะห์อย่างละเอียด phylogenetic ที่ Cucumis ได้บุ hystrix C. ที่อยู่นั้นไกลใกล้ป่าญาติของแตงกวา [8,10,12] การขาดความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่าง C. hystrix C. melo และ พันธุ์แอฟริกัน ยืดสนับสนุนสมมติฐานว่า C. hystrix เป็น progenitor สปีชีส์ของ C. sativus หรือว่า พวกเขาน้อยใช้คนเชื้อสายโบราณทั่วไป [82] C.hystrix มีหมายเลขเดียวกันของ chromosomes เป็นแตงโมและขอบขนเข้ากันกับแตงกวา แต่ไม่แตงโม [83] Hystivus amphidiploid, C. อุดม (2n = 4 × = 38) ระหว่างแตงกวาและ C. hystrix เช่นเป็นคนต่างด้าวนอกจากนี้ยังสำเร็จสร้างบรรทัด [84,85]Chromosomes meiotic เจ็ดของ C. sativus มีขนาดใหญ่กว่า chromosomes 12 ของ C. hystrix [85] Fluorescence ในซิ hybridization ของ 45S rDNA และ CsCent1 repetitve DNA probes เพื่อ chromosomes pachytene แตงกวายังแนะนำว่า แตงกวา Chromosomes 1 และ 2 อาจมีพัฒนาจาก fusions karyotype โบราณมี 2n = 24 [86] ผลการวิจัยเหล่านี้ทำให้ C. hystrix ทรัพยากรหลักสำหรับการทดสอบสมมุติฐานทางพันธุกรรมสำหรับกำหนดลักษณะเพิ่มเติมวิวัฒนาการของแตงกวาที่ทันสมัย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

synteny แตงโมและแตงกวาเปรียบเทียบระหว่างโครโมโซมการทำแผนที่สำหรับ PCR และระเบิดดับแนวรับอนุญาตการประเมินความสัมพันธ์ระหว่างแตงกวาและแตงโม syntenic โครโมโซม ( เลข 2 และ 3 ) ระหว่าง 401 เครื่องหมายตําแหน่งแตงเอกฉันท์แผนที่81 ให้สำหรับผลิตภัณฑ์ PCR หรือระเบิดที่ฮิตในแตงกวาจีโนมลำดับ ( ตาราง S3 ) ตรวจสอบ เหล่านี้ส่วนใหญ่ได้มาจากเมล 81 เครื่องหมายดีเอ็นเอลำดับ ( ตาราง S3 ) , ระบุเอกลักษณ์ให้แตง ) . การสร้างของเหล่านี้ " ไม่ตี " เครื่องหมายจะปรากฏเป็น nonrandom บนแตงโม เอกฉันท์ แผนที่ , และในหลายกรณี ( โครโมโซม 2 V , 6 , 8 , 9X , 11 และ 12 ) เครื่องหมายเหล่านี้ตั้งอยู่ใน telomeric สิ้นสุดหมายถึงความเป็นไปได้ของ divergence วิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว ( โต๊ะ S3 ) ข้อมูลดังกล่าวอาจช่วยออกแบบการทดลองเพื่อศึกษาธรรมชาติของภูมิภาคนี้ใน cucumis
วิวัฒนาการของโครโมโซม [ 8,10 การวิเคราะห์ phylogenetic ,สนับสนุนสมมติฐานแรกที่ฐานจํานวนโครโมโซม X = 7 ในแตงกวาที่ได้มาจากบรรพบุรุษสายพันธุ์กับ x = 12 ] [ 12 ] ใน 17,18 cucumis . หกในเจ็ดแตงกวาอาจจะมาจากโครโมโซมโครโมโซม
ฟิวชั่น เช่น รอยคราบชนิด [ 42,44 ] เราให้บริการในที่นี้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง
syntenicแตงกวาและแตงโม ) ระบุว่าการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการของวิวัฒนาการ แตงกวามีความซับซ้อน ( ตารางที่ 2 รูปที่ 3 ) ถึงแม้ว่าเรายืนยันก่อนการค้นหา
[ 42,44 ] แตงกวาโครโมโซม 7 syntenic กับเมลอนและฉัน เราจะพบว่า กระแส Co loci เครื่องหมายสองโครโมโซมได้ถูกหัก
( โต๊ะ S3 ,แฟ้มเพิ่มเติม 1 ) แนะนำว่า โครโมโซม 7 ปลูกแตงกวาอาจจะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางอย่างเนื่องจากความแตกต่างจากสายพันธุ์บรรพบุรุษ
( เช่น แตงโม หรือ ซี hystrix ดูด้านล่าง ) อีก 6 แท่งแตงกวาปรากฏมีความซับซ้อนมากขึ้นวิวัฒนาการประวัติศาสตร์ ตัวอย่าง ทั้งโครโมโซม
2 และ 6 มีขอบเขตจีโนมที่ syntenic บล็อกทางพันธุกรรมจากอย่างน้อยสามเมล โครโมโซม ( 3 ) 8 V Xi Xi ตามลำดับ ; รูปที่ 3 ) แนะนำ
พวกเขาจะมาจากโครโมโซมมากกว่าแบบง่ายๆ แม้ว่าภาพที่ 1 , 3 , 4 , และ 5 แต่ละครอบครองจีโนมบล็อก syntenic กับเหล่านั้นจากเมลอน 2 โครโมโซมการจัดเรียงของบล็อกเหล่านี้มีความแตกต่างกันระหว่างโครโมโซม ( รูปที่ 3 ) เนื่องจากแตงกวา
โครโมโซม 3 ( ที่ยาวที่สุดของ 7 โครโมโซม ) [ 70,72 ] ดูเหมือนจะเปรียบเทียบง่ายในองค์กรบล็อก syntenic , มันจะยั่วใจที่จะพบว่ามันมาจาก
จากฟิวชั่นของโครโมโซม 4 และ 6 เมล่อนง่าย อย่างไรก็ตามปิดการตรวจสอบเพื่อทำเครื่องหมายในแตงกวาและแตงโม 3 โครโมโซมโครโมโซม 4 และ 6 ( โต๊ะ S3 ) เผยไม่ colinearity ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพิ่มเติมอาจเกิดขึ้นหลังจากโครโมโซมหลอม
สมมุติเหตุการณ์ ข้อมูลที่นำเสนอในที่นี้มีความซับซ้อนค่อนข้างอธิบายวิวัฒนาการของโครโมโซม cucumis ชนิด ,ให้ครอบคลุมข้อความเกี่ยวกับโครโมโซมวิวัฒนาการในแตงโมและแตงกวายากในครั้งนี้

มันชัดเจนว่าต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติจีโนมของแตงโม และแตงกวา ตลอดจนศักยภาพในสะพาน " สายพันธุ์ [ [ 12 ] , เช่น ,
c hystrix ) ทำให้ชัดเจนมากขึ้นวิวัฒนาการความสัมพันธ์ในสกุลนี้เพื่อให้เข้าใจความสัมพันธ์เหล่านี้มากขึ้นอิ่มตัวแตงกวาพันธุกรรมแผนที่จำเป็น
เพื่อเพิ่มความละเอียดของนั่งร้านแตงกวาสำหรับการทำแผนที่เชิงเปรียบเทียบ แตงกวาใช้แผนที่นี้ถูกพัฒนาด้วย 77 rils จากอินเตอร์ ข้ามซึ่งเป็นชนิดย่อย
ระหว่างปลูกแตงกวา ( C ) สร้างสร้าง ) สาย gy14 และป่า C สร้าง var านสายพาย 183967 [ 43 ] มี , อย่างไรก็ตามการระงับการ
แข็งแรงตรวจพบในระหว่างก่อสร้างแผนที่ที่เกิดในการจัดกลุ่มโมเลกุลเครื่องหมายในหลายภูมิภาคของแตงกวา โครโมโซม 4 , 5 และ 7 การปราบปรามดังกล่าว
อาจ ส่วนหนึ่ง เกิดจากความแตกต่างในโครงสร้างโครโมโซมระหว่างป่าและปลูกแตงกวา ( โต๊ะ S3 ) ซึ่งในการเปิดอาจจะได้ลดอำนาจของการสั่งซื้อเครื่องหมาย และนั่งร้านในขณะเดียวกัน ทั้งจีโนมลำดับของ
แตงโมใกล้จะสำเร็จ ( การ์เซีย Mas et al . , เลขในการเตรียม ) นี้จะให้เครื่องมือที่มีประสิทธิภาพที่จะเข้าใจ synteny ระหว่างแตงโมและแตงกวา
ในระดับโครโมโซมลำดับดีเอ็นเอ ญาติของป่าแตงกวา , C . hystrix ( 2n = 2 × = 24 ) อาจมีบทบาทสำคัญในการเข้าใจกระบวนการวิวัฒนาการของโครโมโซม แตงกวาวิเคราะห์อย่างละเอียด ซึ่งใน cucumis พบว่า C . hystrix จึง
ไกลญาติใกล้ป่าของแตงกวา [ 8,10,12 ] ไม่มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่าง C และ C hystrix เมโลและสายพันธุ์แอฟริกา ยืมสนับสนุนสมมติฐานที่ว่า ซี. hystrix เป็นรอยคราบชนิด C . สร้าง หรืออย่างน้อยพวกเขาร่วมกันเชื้อสายบรรพบุรุษร่วมกัน [ 82 ] C .hystrix มีหมายเลขเดียวกันของโครโมโซม เช่น แตงโม และข้ามา
เข้ากันได้กับแตงกวา แต่ไม่ใช่แตงโม [ 83 ] เป็น amphidiploid อุดมสมบูรณ์ , C . hystivus ( 2n = 4 × = 38 ) ระหว่าง แตงกวา และ ซี hystrix เช่นเดียวกับสายนอกจากนี้คนต่างด้าวยังได้รับการสร้างเสร็จเรียบร้อยแล้ว [ 84,85 ] 7 C . โครโมโซมเซลล์สร้างมีขนาดใหญ่กว่า 12 โครโมโซมของ hystrix [ 85 ]เรืองแสงใน situ hybridization ของ 45s rDNA และ cscent1 repetitve DNA probes เพื่อชี้ให้เห็นว่าแตงกวาแตงกวาแพคีทีน โครโมโซม โครโมโซม 1 และ 2 อาจจะมีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษ fusions ของคาริโอไทป์มี 2n = 24 [ 86 ] การค้นพบนี้ทำให้ซี hystrix ทรัพยากรหลักสำหรับการทดสอบสมมติฐานทางพันธุกรรมสำหรับลักษณะเพิ่มเติม
วิวัฒนาการของแตงกวาที่ทันสมัย