The genome of <i>Eleocharis vivipara</i> elucidates the genetics of C<sub>3</sub>–C<sub>4</sub> photosynthetic plasticity and karyotype evolution in the Cyperaceae
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Eleocharis vivipara, an amphibious sedge in the Cyperaceae family, has several remarkable properties, most notably its alternate use of C3 photosynthesis underwater and C4 photosynthesis on land. However, the absence of genomic data has hindered its utility for evolutionary and genetic research. Here, we present a high‐quality genome for E. vivipara, representing the first chromosome‐level genome for the Eleocharis genus, with an approximate size of 965.22 Mb mainly distributed across 10 chromosomes. Its Hi–C pattern, chromosome clustering results, and one‐to‐one genome synteny across two subgroups indicates a tetraploid structure with chromosome count 2n = 4x = 20. Phylogenetic analysis suggests that E. vivipara diverged from Cyperus esculentus approximately 32.96 million years ago (Mya), and underwent a whole‐genome duplication (WGD) about 3.5 Mya. Numerous fusion and fission events were identified between the chromosomes of E. vivipara and its close relatives. We demonstrate that E. vivipara has holocentromeres, a chromosomal feature which can maintain the stability of such chromosomal rearrangements. Experimental transplantation and cross‐section studies showed its terrestrial culms developed C4 Kranz anatomy with increased number of chloroplasts in the bundle sheath (BS) cells. Gene expression and weighted gene co‐expression network analysis (WGCNA) showed overall elevated expression of core genes associated with the C4 pathway, and significant enrichment of genes related to modified culm anatomy and photosynthesis efficiency. We found evidence of mixed nicotinamide adenine dinucleotide ‐ malic enzyme and phosphoenolpyruvate carboxykinase type C4 photosynthesis in E. vivipara, and hypothesize that the evolution of C4 photosynthesis predates the WGD event. The mixed type is dominated by subgenome A and supplemented by subgenome B. Collectively, our findings not only shed light on the evolution of E. vivipara and karyotype within the Cyperaceae family, but also provide valuable insights into the transition between C3 and C4 photosynthesis, offering promising avenues for crop improvement and breeding.
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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 ».