Spruce giga‐genomes: structurally similar yet distinctive with differentially expanding gene families and rapidly evolving genes
Notice bibliographique
Résumé
Spruces (Picea spp.) are coniferous trees widespread in boreal and mountainous forests of the northern hemisphere, with large economic significance and enormous contributions to global carbon sequestration. Spruces harbor very large genomes with high repetitiveness, hampering their comparative analysis. Here, we present and compare the genomes of four different North American spruces: the genome assemblies for Engelmann spruce (Picea engelmannii) and Sitka spruce (Picea sitchensis) together with improved and more contiguous genome assemblies for white spruce (Picea glauca) and for a naturally occurring introgress of these three species known as interior spruce (P. engelmannii × glauca × sitchensis). The genomes were structurally similar, and a large part of scaffolds could be anchored to a genetic map. The composition of the interior spruce genome indicated asymmetric contributions from the three ancestral genomes. Phylogenetic analysis of the nuclear and organelle genomes revealed a topology indicative of ancient reticulation. Different patterns of expansion of gene families among genomes were observed and related with presumed diversifying ecological adaptations. We identified rapidly evolving genes that harbored high rates of non-synonymous polymorphisms relative to synonymous ones, indicative of positive selection and its hitchhiking effects. These gene sets were mostly distinct between the genomes of ecologically contrasted species, and signatures of convergent balancing selection were detected. Stress and stimulus response was identified as the most frequent function assigned to expanding gene families and rapidly evolving genes. These two aspects of genomic evolution were complementary in their contribution to divergent evolution of presumed adaptive nature. These more contiguous spruce giga-genome sequences should strengthen our understanding of conifer genome structure and evolution, as their comparison offers clues into the genetic basis of adaptation and ecology of conifers at the genomic level. They will also provide tools to better monitor natural genetic diversity and improve the management of conifer forests. The genomes of four closely related North American spruces indicate that their high similarity at the morphological level is paralleled by the high conservation of their physical genome structure. Yet, the evidence of divergent evolution is apparent in their rapidly evolving genomes, supported by differential expansion of key gene families and large sets of genes under positive selection, largely in relation to stimulus and environmental stress response.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».