Sequenciação de DNA de cloroplastos (cpDNA)

O que é o Sequenciamento de DNA de Cloroplastos (cpDNA)

Os cloroplastos são organelas encontradas nas células das plantas e em algas eucarióticas que realizam a fotossíntese; são essenciais não apenas para a vida das plantas, mas para toda a vida na Terra. Os cloroplastos, tal como as mitocôndrias, contêm o seu próprio DNA, que compreende aproximadamente 130 genes, os quais estão envolvidos na fotossíntese e em outros processos metabólicos importantes. Os genomas dos cloroplastos apresentam uma variação considerável tanto dentro como entre espécies, fornecendo informações sobre a filogenia e a adaptação evolutiva. Os cloroplastos também desempenham várias outras funções, incluindo a síntese de ácidos gordos, a síntese de muitos aminoácidos e a resposta imunitária nas plantas.

O sequenciamento do DNA do cloroplasto (cpDNA) é um sequenciação de alto rendimento dos genomas de cloroplastos de plantas usando Illumina e Plataformas PacBio realizar uma análise aprofundada da informação de sequências. Através da análise genómica comparativa, obtém-se informação como a classificação das espécies, evolução filogenética, herança geográfica de linhagens, diagnóstico de doenças e ciência forense, revelando o seu papel importante na origem das espécies, evolução biológica e relação genética entre diferentes espécies.

Se quiser saber mais sobre cloroplastos, pode consultar o nosso artigo "Ficha Informativa sobre Cloroplastos: Definição, Estrutura, Genoma e Função."

Vantagens do Nosso Serviço de Sequenciação de cpDNA

• Protocolo experimental flexível: adotar soluções de sequenciação apropriadas de acordo com diferentes necessidades.
• Equipa de bioinformática forte: além de fornecer serviços de bioinformática padrão, também oferece serviços personalizados. bioinformática serviços
• Experiente: o sequenciamento de cloroplastos de várias espécies foi concluído.
• Económico e eficiente em termos de tempo

Fluxo de Trabalho de Sequenciação de DNA de Cloroplasto (cpDNA)

A CD Genomics utiliza várias plataformas para fornecer serviços de sequenciação de DNA de cloroplastos (cpDNA) rápidos e precisos, bem como análise bioinformática. Os nossos especialistas altamente experientes executam a gestão de qualidade, seguindo cada procedimento para garantir resultados de alta qualidade. O fluxo de trabalho geral para a sequenciação de DNA de cloroplastos (cpDNA) está delineado abaixo.

Especificações de Serviço

	Requisitos de Amostra Tecido vegetal (tecido verde) ≥ 5 g Nota: Os montantes de amostra são apresentados apenas para referência. Para informações detalhadas, por favor contacte-nos com os seus pedidos personalizados.
Clique	Estratégias de Sequenciamento Illumina Hiseq PE150; Pelo menos 2G de dados por amostra (os dados de sequenciamento são 0,5-1 vezes o genoma nuclear) Plataforma PacBio: Tamanho da biblioteca: 2K; Pelo menos 50X de dados por amostra MGI DNBSEQ-T7/DNBSEQ-G400
	Análise de Dados Controlo de qualidade de dados Montagem de Dados Limpos Anotação do genoma do cloroplasto Mapa do genoma do cloroplasto Análise genómica comparativa Análise filogenética, identificação de espécies Mais mineração de dados a seu pedido. Nota: Os dados de saída e os conteúdos de análise recomendados apresentados são apenas para referência. Para informações detalhadas, por favor contacte-nos com os seus pedidos personalizados.

Pipeline de Análise

Entregáveis

• Os dados de sequenciação originais
• Resultados experimentais
• Relatório de análise de dados
• Detalhes na Sequenciação do DNA dos Cloroplastos (cpDNA) para a sua escrita (personalização)

A CD Genomics oferece um protocolo rentável de sequenciação de cpDNA, incluindo preparação de DNA, enriquecimento de cloroplastos, sequenciação e análise de todo o genoma cloroplástico a partir de amostras de DNA total. Podemos adaptar este fluxo de trabalho aos seus interesses de pesquisa. Se tiver requisitos ou questões adicionais, não hesite em contactar-nos.

Resultados da Demonstração

Perguntas Frequentes sobre Sequência de DNA de Cloroplastos (cpDNA)

1. Por que realizar sequenciação de DNA de cloroplastos?

A sequenciação do DNA dos cloroplastos desempenha um papel fundamental em várias áreas, como a taxonomia vegetal, análises filogenéticas, genética de populações, conservação da biodiversidade e melhoria agronómica. Esta metodologia permite-nos iluminar as complexas ligações evolutivas dentro das espécies vegetais e explorar a diversidade genética, facilitando a identificação e o aprimoramento de variedades vegetais superiores.

2. Como é que o DNA dos cloroplastos difere do DNA nuclear?

O DNA dos cloroplastos, uma molécula circular compacta enclausurada dentro do cloroplasto, orquestra principalmente processos vitais como a fotossíntese. Em contraste, o DNA nuclear reside dentro do núcleo celular, servindo como o principal reservatório genético nas plantas, abrigando a maioria dos genes e dados genéticos.

3. Como Extrair DNA de Cloroplastos?

A extração de DNA de cloroplastos envolve a isolação de cloroplastos a partir de tecidos vegetais, seguida pela extração de DNA destes organelos. As técnicas comumente utilizadas incluem a destruição mecânica das folhas das plantas, centrifugação diferencial para a isolação de cloroplastos e purificação de DNA através de métodos como CTAB ou kits comerciais dedicados.

4. Quais são os Métodos Comuns de Sequenciação de DNA de Cloroplastos?

Os métodos de sequenciação comuns incluem a tradicional Sequenciação de Sanger e sequenciação de nova geração (NGS) tecnologias como a Illumina, PacBio, e Oxford NanoporeAs tecnologias de NGS emergiram como a escolha principal para o sequenciamento de DNA de cloroplastos devido à sua alta capacidade de processamento e custos relativamente mais baixos.

5. Como realizar o controlo de qualidade e a avaliação de contaminação?

Os passos de controlo de qualidade incluem o uso de software como o FastQC para verificar o comprimento e a qualidade dos dados de sequenciação, e a remoção de leituras de baixa qualidade. A avaliação de contaminação envolve o alinhamento das leituras a bases de dados conhecidas para detectar possível contaminação de DNA exógeno.

6. O que é análise personalizada?

A análise personalizada é uma análise customizada de dados de sequenciação com base em necessidades de investigação específicas. Por exemplo, pode ser realizada um estudo aprofundado sobre genes específicos, ou podem ser comparadas as diferenças nos genomas de cloroplastos de diferentes amostras.

7. O que é o alinhamento da base de dados de cloroplastos Refseq?

O alinhamento da base de dados de cloroplastos Refseq está a alinhar dados de sequenciação a sequências de genomas de cloroplastos conhecidas na base de dados Refseq para anotação de genes, deteção de variantes e análise filogenética. Isto ajuda a confirmar a precisão e a completude dos resultados de sequenciação.

8. Quais são as aplicações do sequenciamento de DNA de cloroplastos?

• Filogenética: Desvendando as relações evolutivas entre as plantas.
• Genética PopulacionalInvestigação da diversidade genética dentro das populações e do fluxo gênico.
• Biologia da Conservação: Formulação de estratégias de conservação para proteger espécies em perigo.
• Agricultura e Criação: Selecionar e melhorar variedades de culturas superiores para o avanço agrícola.

Estas aplicações sublinham a versatilidade e a importância do sequenciamento do DNA dos cloroplastos na elucidação de fenómenos evolutivos, ecológicos e agrícolas.

Estudos de Caso de Sequência de DNA de Cloroplasto (cpDNA)

Montagens do genoma de cloroplastos e análises comparativas de espécies comercialmente importantes Vaccínio culturas de frutos silvestres

Revista: Scientific Reports

Fator de impacto: 4,6

Publicado: 14 de dezembro de 2022

Fundo

O género Vaccínio inclui mais de 450 espécies com culturas comerciais importantes, como mirtilos, arandos, bagas de zimbro e arandos-vermelhos. Estas bagas são economicamente importantes e amplamente consumidas pelo seu valor nutricional. A classificação taxonómica dentro de Vaccínio é complexo devido à variabilidade fenotípica e hibridização. O sequenciamento do genoma do cloroplasto oferece potencial para uma melhor resolução taxonómica, melhoramento, biotecnologia e autenticação de produtos. Este estudo relata novos genomas de cloroplasto para espécies-chave. Vaccínio espécies, fornecendo recursos valiosos para futuras pesquisas e aplicações práticas.

Métodos

Resultados

Os genomas de cloroplastos de cinco espécies de Vaccinium foram montados utilizando leituras longas da PacBio para SHB e rabbiteye, resultando em sequências completas e sem lacunas. Para NHB, lowbush e bilberry, foram utilizadas leituras curtas da Illumina, resultando em montagens com algumas lacunas. As sequências finais de cpDNA exibiram uma estrutura quadripartida, incluindo regiões de cópia única grande e pequena, e um par de repetições invertidas.

Fig. 1. Mapa do genoma cloroplastidial circular do mirtilo de alta arbustiva do sul cv. 'Arcadia'V. corymbosum híbridos).

Fig 2. Alinhamento de sequência múltipla de Vaccínio genomas de cloroplastos analisados com mVISTA.

O DNA dos cloroplastos (cpDNA) de cinco espécies de Vaccinium (SHB, NHB, olho de coelho, arbusto baixo e mirtilo) foi anotado juntamente com o cpDNA da cranberry do GenBank. Cada cpDNA continha 112 genes funcionais únicos, com alguma variabilidade no número de cópias dos genes. A maioria dos genes foi encontrada na região de cópia única grande (LSC), enquanto a cópia única pequena (SSC) e as repetições invertidas (IRs) continham menos genes.

A análise comparativa mostrou uma alta conservação e sintecnia entre os cpDNAs, com a maioria das diferenças em regiões não codificantes e nas bordas do IR. Repetições de sequência simples (SSRs) e polimorfismos de inserção-deleção foram analisados, identificando 10 loci de SSR polimórficos úteis para a diferenciação de espécies. Dois marcadores específicos, "rpl36-rps8" e "rpoB-rpoA (3)," foram identificados para discriminar todas as seis espécies de Vaccinium com relevância comercial.

Conclusão

Este estudo reuniu genomas de cloroplastos de cinco espécies-chave de Vaccinium, revelando uma alta conservação, mas alguma variabilidade em regiões não codificantes. Análises comparativas identificaram regiões úteis para distinguir estas espécies e destacaram padrões evolutivos dentro dos mirtilos de alta altura. Mais genomas de cloroplastos ajudarão a aprofundar o estudo e a compreensão da evolução das culturas de Vaccinium.

Referência:

1. Fahrenkrog, A.M., Matsumoto, G.O., Toth, K. et al. Montagens do genoma do cloroplasto e análises comparativas de espécies comercialmente importantes Vaccínio culturas de bagas. Sci Rep 12, 21600 (2022).