Gran parte de la investigación en el campo de la genómica funcional de plantas hasta la fecha se ha basado en enfoques basados ​​en genomas de referencia únicos. Pero por sí mismo, un solo genoma de referencia no captura la variabilidad genética completa de una especie. Un pangenoma, la unión no redundante de todos los conjuntos de genes que se encuentran en los individuos de una especie, es un recurso valioso para desbloquear la diversidad natural. Sin embargo, los recursos computacionales necesarios para producir un gran número de conjuntos genómicos de alta calidad han sido un factor limitante en la creación de pangenomas vegetales.

Tener pangenomas de plantas para cultivos que son importantes para aplicaciones de combustible y alimentos permitiría a los fitomejoradores aprovechar la diversidad natural para mejorar características como el rendimiento, resistencia a enfermedades, y tolerancia a las condiciones marginales de crecimiento. En un artículo publicado el 19 de diciembre, 2017 en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo internacional dirigido por investigadores del Instituto Conjunto del Genoma (JGI) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), Calculó el tamaño de un pangenoma vegetal usando Brachypodium distachyon , una hierba silvestre ampliamente utilizada como modelo para cultivos de cereales y biomasa. Como uno de los genomas insignia de plantas de JGI, B. distachyon se encuentra entre los genomas de referencia de plantas más completos.

"Hay una gran cantidad de genes que no se capturan en un solo genoma de referencia, "añadió el autor principal del estudio, John Vogel, jefe del grupo de Genómica Funcional Vegetal de JGI. "En efecto, aproximadamente la mitad de los genes en el pangenoma se encuentran en un número variable de líneas ". Trabajando hacia el objetivo principal de estimar con precisión el tamaño de un pangenoma vegetal, Vogel y sus colegas realizaron el ensamblaje de novo del genoma completo y la anotación de 54 líneas geográficamente diversas de B. distachyon , produciendo un pangenoma que contiene casi el doble de genes encontrados en cualquier línea individual.

"El genoma de una especie es una colección de genomas, cada uno con su propio toque único, ", agregó el bioinformático de JGI y primer autor del estudio, Sean Gordon." Ahora, sabiendo que centrarse en un genoma de referencia único conduce a estimaciones incompletas y sesgadas de la diversidad genética e ignora genes potencialmente importantes para aplicaciones de reproducción, deberíamos incorporar mejor referencias múltiples en futuros estudios de diversidad natural ".

Es más, Los genes que se encuentran solo en algunas líneas tienden a contribuir a los procesos biológicos (por ejemplo, resistencia a enfermedades, desarrollo) que puede ser beneficioso en algunas condiciones ambientales, mientras que los genes que se encuentran en cada línea generalmente sustentan los procesos celulares esenciales (por ejemplo, glucólisis transporte de hierro).

"Esto significa que los genes variables se retienen preferentemente si son beneficiosos en determinadas condiciones. Estos son exactamente los tipos de genes que los mejoradores necesitan para mejorar los cultivos". Dijo Vogel.

Además, genes encontrados en solo un subconjunto de líneas mostraron tasas de evolución más rápidas, se acercan más a los elementos transponibles (que se cree que desempeñan un papel clave en la evolución del pangenoma), y era menos probable que se encontraran en la misma ubicación cromosómica que los genes funcionalmente equivalentes en otras gramíneas.

Los ensamblajes de secuencia, Las anotaciones genéticas e información relacionada se pueden descargar del sitio web del proyecto BrachyPan:brachypan.jgi.doe.gov. los Brachypodium distachyon El genoma está disponible en el Phytozome del portal de plantas de JGI:phytozome.jgi.doe.gov.