Universität zu Köln

Jiao, Wenbiao (2017). High-quality genome assemblies of plant species using third generation genomic technologies and comprehensive genotypic characterization of Arabis inter-species introgression lines. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Genomsequenzen sind für viele molekulare Studien von grundlegender Bedeutung. In den letzten Jahren wurden immer wieder neue kosten- und zeitsparende Lösungen gesucht, um Genomsequenzierung zu effizient und korrekt wie möglich zu gestalten. Die Entwicklung der DNA-Sequenzierungsverfahren ging dabei von der traditionellen Sanger-basierten Sequenzierung über die sogenannten Sequenzierungen der zweiten Generation bis zu den vor kurzem eingeführten Technologien der dritten Generation. Genom-Assemblierung mit der ursprünglichen Sanger-basierten Methode war zeitaufwändig und teuer, bzw führte basierend auf der zweiten Generation der Technologien zu fragmentierten Genomsequenzen. Die neuesten Technologien der dritten Generation, also Technologien, die lange DNA Moleküle auslesen können, versprechen schnelle, kostengünstige Assemblierung von nahezu vollständigen Genomsequenzen. Sequenzierungsmethoden wie PacBio’s Single Molecular Real-Time (SMRT) und Oxford Nanopore’s MINION Sequenzierungen generieren dabei DNA-Sequenzen mit einer durchschnittlichen Lese-Länge von etwa 10 kb. Darüber hinaus können Genomkartierungs-Technologien wie Optische Kartierung und Chromatin-Kontakt-Sequenzierung Strukturinformation über mehrere hundert kb oder mehrere Mb erstellen. In dieser Arbeit werde ich zunächst die genomischen Technologien der dritten Generation und ihre Anwendungen auf die Pflanzengenom-Assemblierung zusammenfassen und diskutieren, wie sie die besonderen Herausforderungen von heterozygoten und polyploiden Pflanzengenomen in Einleitung überwinden können. In meinem ersten Projekt, beschreibe ich, wie ich zwei der neuen Genomekartierungs-Technologien im Kontext von der Genomassemblierung von drei Verwandten der Modell-Pflanze Arabidopsis thaliana verglichen habe. Beide Technologien führten zu ähnlichen Verbesserungen der Assemblierungsqualität. Darüber hinaus habe ich Workflows entwickelt, um beide Technologien zu integrieren, umso die Assemblierung nochmals zu verbessern. Im zweiten Projekt stelle ich die Genomassemblierung und Annotation von Arabis montbretiana vor. A. montbretiana ist eine einjährige Schwester der mehrjährigen Pflanze A. alpina (deren Genomassemblierung in meinem ersten Projekt beschrieben ist). Die beiden hochwertigen Arabis-Genom-Assemblierungen ermöglichten es uns, die genomische Basis zu untersuchen, die der unterschiedlichen Evolutionen der beiden Pflanzen zugrunde liegt. Interessanterweise zeigte die vergleichende genomische Analyse zwischen A. montbretiana und A. alpina wesentliche genomische Umlagerungen, darunter über 1.200 translozierte Gene, die heterogene Variationen in den Nachkommen einer Kreuzung aus den beiden Arten erzeugt.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Jiao, Wenbiao jiao@mpipz.mpg.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-89631
Date:	23 October 2017
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language genome assembly English Brassicaceae UNSPECIFIED PacBio sequencing UNSPECIFIED Optical Mapping UNSPECIFIED Hi-C sequencing UNSPECIFIED Arabis alpina UNSPECIFIED inter-species introgression lines UNSPECIFIED genotyping UNSPECIFIED genome comparison UNSPECIFIED Arabis montbretiana UNSPECIFIED
Date of oral exam:	10 January 2018
Referee:	Name Academic Title Coupland, George Prof. Dr. Hülskamp, Martin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/8963