Em formação

Qual é a relação entre a estratégia r / K e infanticídios filiais?


Em outras palavras, a frequência de morte da própria prole entre as espécies depende de sua localização no espectro da estratégia r / K?


Pelo que posso dizer, não há nenhum trabalho feito sobre essa forma específica de infanticídio. Aqui está uma revisão sobre o assunto aqui

Minha avaliação me levaria a acreditar que quanto mais r selecionada uma espécie é mais provável o infanticídio (se é que acontece) feito pelo indivíduo contra parentes. Isso provavelmente seria devido à necessidade de recursos.

Uma coisa a lembrar, porém, é que isso na verdade viola uma inferência básica da seleção natural. O condicionamento físico é medido por quanto de seus alelos você contribui para a próxima geração. Se você está comendo sua própria prole, você está efetivamente reduzindo sua aptidão. O indivíduo pode, entretanto, aumentar sua aptidão a longo prazo ao fazer isso.

Uma forma possível de localizar uma espécie que possa fazer isso seria aquela que amadurece sexualmente mais tarde na vida, mas tem uma vida reprodutiva relativamente longa, com o maior número de descendentes sendo produzidos nas faixas etárias posteriores. Encontrar alguma história de vida em algumas espécies selecionadas pode ajudá-lo a encontrar o que você está procurando.

Lamento não poder responder melhor à sua pergunta. e para a ortografia e gramática. Felicidades,


Eu acho que existe.

Sabemos que todo e qualquer organismo possui recursos suficientes fornecidos pela Natureza para sua sobrevivência.

Vamos fazer um estudo de caso.

Digamos que uma população de 10 raposas vive em uma selva (cuja biodiversidade não é perturbada por quaisquer fatores não naturais). Portanto, esta selva em particular está bem equipada para garantir a sobrevivência de 10 raposas.

Agora, se alterarmos de alguma forma o valor r - o que estamos realmente fazendo é perturbar o número inicialmente estável de organismos presentes na selva em diferentes níveis trópicos. Isso pode ocorrer alterando-se qualquer pequena característica, porque todas são interdependentes por teias e cadeias alimentares.

Por exemplo, se o número de plantas cair devido a, digamos, problemas de fertilidade do solo, então o número de herbívoros também cairia (já que a única fonte de alimento dos herbívoros são as plantas). Isso resultaria na competição entre os carnívoros por comida, já que os carnívoros se alimentam de herbívoros, cuja população está diminuindo devido à falta de comida suficiente.

Concorrência é um tipo de relacionamento do qual ninguém se beneficia. É meio como uma guerra - Haverá um vencedor, mas não haverá lado que não sofra perdas.

Então, de volta à situação, a competição entre carnívoros aqui, digamos que as raposas aumentariam dia a dia conforme o número de plantas diminuísse. Assim, as raposas recorrem à matança de suas próprias espécies, a fim de diminuir o número de organismos que competem pelo mesmo comida, isto é, herbívoros.

Você sabe o que prevalece mais na natureza é - A sobrevivência do mais apto.

Então, quem você acha que seria morto primeiro?

Aquele que teve experiências na luta por comida e outras coisas ou aquele que é um infantil ou seja, ainda não experimentou a dinâmica da competição intraespecífica

Também vale a pena mencionar aqui que, de todos os tipos de competição, a competição intraespecífica é a mais brutal, pois aqui os organismos competem pelo mesmo Recursos.

Então, eu acho que quanto menor o valor r de um local, maior será o chances de infanticídio filial.

PS: Observe que usei a palavra chance porque não podemos prever 90% das coisas naturais com certeza. Podemos fazer nossos melhores palpites. Digamos aqui, não levamos em consideração a natureza protetora dos animais em relação a seus descendentes. Assim, os animais são ferozmente protetores com seus próprios descendentes que eles devem se sacrificar primeiro, enquanto alguns comem seus próprios descendentes primeiro.

A mãe chita é uma mãe solteira trabalhadora, que cria de dois a oito filhotes de cada vez. Além de alimentá-los e ensiná-los, ela os protege de leões, hienas e outros predadores. Para manter a ninhada segura, a chita mãe muda seus filhotes para um novo local a cada poucos dias.

Insetos, peixes, anfíbios, répteis e pássaros também foram implicados em matar e, às vezes, devorar os filhotes de sua própria espécie.

O melhor exemplo que acho que poderia dar a você é o canibalismo. Dizemos que os humanos são os seres mais autoconscientes. Portanto, se eles podem recorrer à morte de sua própria espécie por a) comida b) dinheiro (infanticídio feminino), então por que os animais que supostamente não têm consciência de suas ações não podem humanos


Herança da resistência evoluída ao glifosato em Conyza canadensis (L.) Cronq.

N- A resistência a (fosfonometil) glicina (glifosato) foi relatada anteriormente em uma buva [Conyza (=Erigeron) canadensis (L.) Cronq.] População de Houston, DE (P R 0 ) A seleção recorrente foi realizada em P R 0 , visto que a população era composta por fenótipos suscetíveis (5%) e resistentes (95%). Após dois ciclos de seleção a 2,0 kg eea de glifosato ha -1, taxas semelhantes de glifosato que reduziram o crescimento da planta em 50%, taxas de glifosato que infligiram 50% de mortalidade na população e acúmulos de metade da concentração máxima detectável de ácido shiquímico foram observados entre o RP dos pais 0 e o primeiro (RS1) e segundo (RS2) gerações recorrentes. Além disso, RS1 e RS2 não segregou para resistência ao glifosato. Isso sugeriu que o RS2 a população compreendia uma linha quase homozigótica resistente ao glifosato. As respostas da taxa de planta inteira estimaram um aumento de quatro vezes na resistência ao glifosato entre RS2 e um Ames puro, IA (P P 0 ) ou um suscetível C. canadensis população de Georgetown, DE (P S 0 ) A genética da resistência ao glifosato em C. canadensis foi investigado realizando cruzamentos recíprocos entre RS2 e o P P 0 ou P S 0 populações. Avaliações do primeiro (F1) e segundo (F2) gerações filiais sugeriram que a resistência ao glifosato era governada por um gene de locus único e incompletamente dominante (R alelo) localizado no genoma nuclear. O modelo genético proposto foi confirmado por retrocruzamentos do F1 a plantas que surgiram de aquênios do RS original2, P P 0 , ou P S 0 pais. A natureza autogâmica de C. canadensis, o modelo de herança simples de resistência ao glifosato e o fato de que genótipos heterozigotos (F1) sobreviveram a taxas de glifosato bem acima das recomendadas pelo fabricante, prevendo um rápido aumento na frequência do R alelo sob seleção contínua de glifosato. O impacto da genética em C. canadensis o manejo da resistência é discutido.

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Introdução

Os cenários climáticos sugerem que o aumento do CO2 os níveis na atmosfera e o aquecimento associado aumentarão a precipitação no hemisfério norte (Dore, 2005). Para o norte da Escandinávia, prevê-se que a precipitação aumente no máximo 21% em comparação com a média atual (Meier, 2006). Como resultado, a descarga de água doce e, portanto, a carga de nutrientes para a zona costeira, aumentará.

A visão atual é que o aumento da descarga de nitrogênio e fósforo promove a produtividade do fitoplâncton e, portanto, a eutrofização na zona costeira (Larsson et al., 1985 Smith, 2006 Finkel et al., 2010). Isso se baseia no fato de que a maioria dos estudos envolve o fósforo e o nitrogênio como os principais nutrientes limitantes da produção de biomassa do fitoplâncton (Rabalais et al., 2002). Consequentemente, o aumento da descarga de água doce deve resultar em produção primária elevada e alta eficiência da rede alimentar e, portanto, em maior produção de peixes e crustáceos (Nixon, 1988).

No entanto, Howarth et al. (2000), em contraste, relataram maior produção primária durante os anos secos do que úmidos no estuário do Hudson, sugerindo estratificação mais fraca e penetração de luz como sendo a causa principal. Além disso, o carbono orgânico é tipicamente descarregado em níveis mais elevados simultaneamente com nitrogênio e fósforo, potencialmente exercendo vários efeitos negativos na produtividade do fitoplâncton (Hessen et al., 2010). De acordo com isso, os estuários em todo o mundo são frequentemente relatados como heterotróficos, sugerindo que o carbono orgânico fornecido externamente é um importante condutor do metabolismo costeiro (Kemp et al., 1997 Sandberg et al., 2004). O carbono orgânico dissolvido pode apoiar a produção de biomassa do bacterioplâncton, resultando no aumento da competição por nutrientes minerais com o fitoplâncton (Pengerud et al., 1987 Thingstad et al., 2008 Barrera-Alba et al., 2009). O aumento da descarga de água doce pode influenciar ainda mais a estratificação da coluna de água, afetando a distribuição vertical do fitoplâncton e seu clima leve efetivo (Cole et al., 1992 Howarth et al., 2000 Jager et al., 2008). Além disso, um aumento de substâncias húmicas e suspensas pode reduzir o clima de luz e, em conjunto com a redução da salinidade, pode alterar a composição taxonômica das comunidades residentes (Gasiunaíta et al., 2005 Hessen et al., 2010 ).

A produtividade marinha e a eficiência de transferência na teia alimentar costeira são importantes para entender, tendo em vista as mudanças na descarga de água doce, uma vez que podem influenciar a funcionalidade do ecossistema costeiro. Se o fitoplâncton maior ou o bacterioplâncton pequeno dominar a biomassa na base da cadeia alimentar, isso influenciará a eficiência da cadeia alimentar, definida como a produção de peixes por unidade de produção primária (Nixon, 1988 Rand & Stewart, 1998 Berglund et al., 2007). Se o efeito líquido do aumento da descarga de água doce for maior produção primária de fitoplâncton maior na zona costeira, isso pode levar ao aumento da produção de peixes e crustáceos (Finkel et al., 2010). Em contraste, a grande influência da matéria orgânica dissolvida e suspensa ribeirinha na zona costeira pode reduzir a produção primária e promover uma estrutura de teia alimentar microbiana com baixa eficiência de transferência de carbono orgânico para peixes e crustáceos (Sandberg et al., 2004 Berglund et al., 2007). Para gerir adequadamente os recursos costeiros e mitigar os efeitos futuros das mudanças climáticas, é necessário um melhor entendimento do efeito líquido do aumento da descarga de água doce em uma escala de ecossistema.

Tomados em conjunto, é difícil prever o resultado líquido do aumento da vazão do rio para a produtividade costeira e o equilíbrio entre os processos auto e heterotróficos, ou simulá-lo em experimentos de laboratório controlados. Neste estudo, investigamos a influência de uma mudança relativamente moderada, mas climatologicamente relevante, na descarga de água doce na proporção da produção de biomassa bacteriana para fitoplâncton em ecossistemas costeiros em grande escala ao longo de vários anos. Isso foi usado como um proxy para a importância relativa da produção microbiana e, portanto, as perdas da produção e sedimentação de peixes.

Três diferentes áreas costeiras do mar foram incluídas, fornecendo carga fluvial, morfologia, nível de produtividade e hidrografia variados. Além disso, os efeitos de longo prazo foram examinados usando um conjunto de dados de 13 anos. A vantagem dessa estratégia era que ela abordava muitos dos efeitos compostos do aumento da descarga de água doce na hidrografia, química e biologia na zona costeira. Conjuntos de dados de campo de longo prazo também abrangem efeitos em escalas de tempo maiores e mais relevantes do que podem ser alcançados em sistemas experimentais controlados, um aspecto importante na avaliação de mudanças ambientais causadas pelo clima.


Neandertais, consanguinidade, teoria de seleção r / K e taxas de natalidade na Eurásia

(Nota, 24/06/17: A seleção de Rushton & # 8217s r / K em aplicações para raças humanas está morta. Ela & # 8217s morreu por quase 30 anos depois e o ecologista criticou seu método e uso da teoria ecológica em aplicação a raças humanas. Agora, isso não significa que tudo o que está escrito abaixo & # 8212 ou mesmo em todo o meu blog & # 8212 está totalmente errado, apenas que a tentativa de explicação está errada. Ainda sustenta que os eurasianos têm uma condição física pior do que os africanos, o que se deve em parte a variantes deletérias do Neandertal , no entanto, a teoria r / K não explica isso.)

O Science Daily relatou na semana passada que os neandertais deixaram aos humanos uma carga genética, que é ter menos descendentes. É claro que esses alelos deletérios só se introgressaram em populações não africanas porque os africanos não deixaram a África. Isso se manifesta hoje nas taxas de natalidade dentro dos países e entre eles com base na mistura étnica / racial. E (não) por coincidência, as áreas com a maior taxa de crianças estão na África Subsaariana.

Os neandertais existiam em pequenos bandos, então a consanguinidade era comum. Devido a essa endogamia, os neandertais eram mais homogêneos do que somos hoje. Quando os humanos migraram para fora da África, eles encontraram os neandertais consanguíneos com os quais cruzaram. Variantes genéticas prejudiciais adquiridas de neandertais reduzem a aptidão de populações com certos alelos deletérios. É claro que há compensações com tudo na vida. Maior inteligência e maior capacidade de resistir à Idade do Gelo, entre vários outros fatores, foram coisas positivas obtidas com o cruzamento com Neandertais. Os efeitos negativos foram a aquisição de alelos deletérios que ainda persistem hoje em hominídeos não africanos. Esses alelos deletérios diminuíram a aptidão biológica que se manifesta na taxa de natalidade de populações eurasianas em todo o mundo (a taxa de natalidade alemã e japonesa é de 1,3 para referência).

Harris e Nielson também levantaram a hipótese de que, uma vez que os neandertais existiam em pequenos bandos, a seleção natural era menos eficaz, permitindo que mutações fracamente prejudiciais passassem e não fossem eliminadas ao longo das gerações. No entanto, quando reintroduzidos em humanos, esses efeitos se perdem com o tempo devido a uma grande população com seleção natural selecionando contra os alelos neandertais deletérios. Usando um programa de computador, Harris e Nielson quantificam o efeito negativo do genoma de Neandertal nas populações modernas. A conclusão dos resultados foi que os Neandertais são 40 por cento MENOS geneticamente aptos do que os humanos modernos.

As simulações dos pesquisadores e # 8217 também sugerem que humanos e neandertais se acasalam mais livremente, o que leva mais credibilidade à ideia de que os neandertais foram absorvidos pela população Homo Sapien e não quase todos mortos. A estimativa do DNA de Neandertal em hominídeos modernos a partir da simulação foi de cerca de 10 por cento, que continuou a cair à medida que os híbridos de Neandertal-Homo Sapiens cruzavam com aqueles que quase não tinham DNA de Neandertal. Mais evidências também mostram que a porcentagem de DNA de Neandertal era maior no passado também nos eurasianos. O que faz sentido, já que os asiáticos têm em média 20% mais DNA de Neandertal do que os europeus devido a um segundo evento de cruzamento.

No entanto, Harris e Nielson acabam concluindo que os não-africanos historicamente tiveram uma perda de 1% na aptidão biológica devido à genética do Neandertal. Além disso, um sistema imunológico melhor veio da genética dos neandertais. A cor da pele também é outra característica herdada dos neandertais.

Junto com a aquisição de alelos neandertais deletérios, os primeiros eurasianos também encontraram o mesmo ambiente que os neandertais. Essas pressões de seleção, juntamente com os cruzamentos devido a pequenos bandos, levam a uma diminuição no número de filhos. Menos crianças são mais fáceis de cuidar e também de dar mais atenção. Todas essas variáveis ​​naquele ambiente levam à produção de menos filhos. É uma estratégia evolucionária melhor ter menos filhos em climas mais ao norte do que em climas mais ao sul, devido às diferentes pressões de seleção. Os efeitos ambientais também são uma das razões pelas quais as taxas de natalidade são mais baixas para as populações que evoluíram em climas do norte (neandertais e hominídeos pós-OoA). Invernos rigorosos levam a uma diminuição do tamanho da população, como evidenciado pelos inuítes e esquimós, que seu baixo tamanho populacional não permitia a seleção para alto QI, apesar de terem o mesmo tamanho de cérebro dos asiáticos orientais.

Não pude deixar de pensar que, mais uma vez, pela segunda vez em duas semanas, uma das teorias de JP Rushton & # 8217 foi confirmada. Isso confirma uma das muitas variáveis ​​da Teoria de Seleção de Rushton & # 8217s r / K. Assim como eu cobri como Piantadosi e Kidd corroboraram a teoria de Rushton & # 8217 sobre o tamanho do cérebro e o nascimento prematuro de crianças. Os neandertais tinham cérebros maiores do que temos hoje, e sabendo o que sabemos sobre a correlação entre QI, tamanho do cérebro e parto prematuro, eu presumiria que os neandertais também tiveram partos anteriores.

Junto com essas variantes deletérias do gene dos neandertais, outras variáveis ​​que contribuem para o declínio nas populações da Eurásia também incluem QI mais alto, como diz JP Rushton, é uma forma extrema de ter controle sobre seu ambiente e individualidade. Essas características são vistas em populações com QI mais alto em comparação com populações com QI mais baixo. Também poderíamos inferir que, como as crianças eurasianas têm cabeças maiores, partos múltiplos seriam onerosos para o canal de parto da mulher eurasiana & # 8217s, enquanto seriam menos onerosos para a mulher africana & # 8217s.

Este estudo também mostra que os neandertais também tiveram menos descendentes por serem mais inteligentes. Eles tinham cérebros maiores do que temos hoje, e como sabemos que um QI mais alto está relacionado a menos crianças concebidas, podemos dizer que eles eram muito espertos (enterraram seus mortos há 50.000 anos. Também houve uma descoberta recente de 176.500 construções de Neandertal de um ano de idade em uma caverna francesa). Uma das principais causas da tendência atual nas taxas de natalidade nas populações da Eurásia é o cruzamento com os neandertais. Esses eventos também foram atribuídos mais ao declínio dos Neandertais.

Os alelos neandertais deletérios são mais uma razão para as taxas de natalidade mais baixas na Eurásia, o que mostra que a tendência atual que está acontecendo no mundo com essas populações é natural e baseada na evolução. Eu & # 8217ve disse algumas vezes que mostrar coisas positivas às mulheres na televisão aumentará a taxa de natalidade de brancos, com Rushton cita a Alemanha Nacional Socialista como um exemplo. Ao mostrar as mulheres felizes com os filhos, isso levou a uma explosão massiva na população alemã. Para amenizar os efeitos das baixas taxas de natalidade natural, essas coisas positivas precisam ser mostradas na televisão para as mulheres para começar a reverter os efeitos dos baixos partos naturais.

Tem sido um ótimo mês para as teorias de Rushton, com duas delas sendo corroboradas em um mês. É apenas uma questão de tempo antes que a negação da natureza humana seja completamente descartada da ciência moderna. À medida que os dados se acumulam sobre a diversidade genética humana, não seremos mais capazes de negar esses fatores claramente evidentes.


Qual é a relação entre a estratégia r / K e infanticídios filiais? - Biologia

PALAVRAS-CHAVE: evolução, variação de aptidão, sistemas genéticos, SELEÇÃO NATURAL

A ideia de que as funções do sexo fornecem variação para a seleção natural agir foi defendida pela primeira vez por August Weismann e tem dominado muitas discussões sobre a evolução do sexo e da recombinação desde então. O objetivo deste artigo é estender ainda mais essa hipótese e avaliar seu lugar em um corpo maior de teoria sobre a evolução do sexo e da recombinação. Um modelo genérico simples é desenvolvido para mostrar como a variação de aptidão e covariação interagem com a seleção para recombinação e ilustrar algumas implicações importantes da hipótese: (1) a vantagem do sexo e da recombinação pode advir tanto para populações isoladas reprodutivamente quanto para modificadores segregando dentro das populações, mas o primeiro será muito maior do que o último (2) forças de degradação que estão correlacionadas entre loci dentro de um indivíduo podem reduzir ou reverter a seleção para recombinação aumentada e (3) crossing-over (que pode ocorrer em diferentes locais em diferentes meioses) criará mais variabilidade do que ter vários cromossomos e, portanto, terá mais influência na eficácia da seleção. Vários experimentos de seleção de longo prazo apóiam a hipótese de Weismann, incluindo aqueles que mostram uma maior resposta à seleção em populações com maiores taxas de recombinação e maiores taxas de recombinação evoluindo como uma resposta correlacionada à seleção para algum outro personagem. A hipótese de Weismann também é consistente com a distribuição esporádica da assexualidade obrigatória, o que indica que os clones têm uma taxa de extinção maior do que os sexuais. A hipótese de Weismann é então discutida à luz de outros padrões na distribuição da sexualidade versus assexualidade. Para explicar a variação na frequência da assexualidade obrigatória em diferentes taxa, um modelo simples é desenvolvido em que essa frequência é uma função de três parâmetros: a taxa de origem clonal, a aptidão inicial dos clones quando eles surgem e a taxa em que que a aptidão diminui com o tempo. A variação em todos os três parâmetros é provavelmente importante para explicar a distribuição da assexualidade obrigatória. A assexualidade facultativa também existe e, para que seja estável, parece que deve haver diferenças ecológicas entre os propágulos sexuais e assexuados, bem como diferenças genéticas. Finalmente, o momento do sexo em partenógenos cíclicos é mais provavelmente definido para minimizar os custos de oportunidade do sexo. Nenhum desses padrões contradiz a hipótese de Weismann, mas eles mostram que muitos princípios adicionais não relacionados à função do sexo são necessários para explicar completamente sua distribuição. A hipótese de Weismann também é consistente com o que sabemos sobre a mecânica e genética molecular da recombinação, em particular a tendência das cromátides se recombinarem com um homólogo em vez de uma cromátide irmã na meiose, o que é oposto ao que eles fazem durante a mitose. No entanto, estudos de genética molecular mostraram que cisComo resultado, os locais de ação nos quais a recombinação é iniciada são perdidos pela conversão gênica, um fator que pode afetar muitos detalhes na evolução da recombinação. Em resumo, embora a hipótese de Weismann deva ser considerada a principal candidata para a função do sexo e da recombinação, muitos princípios adicionais são necessários para explicar completamente sua evolução.


Conclusões

46 microssatélites altamente significativos foram descobertos em associação com FUI, LP, FS, FL, BW, MIC, FE, PH e FU. Dois terços desses loci significativamente associados estavam espalhados no subgenoma D, especialmente aqueles relacionados a FS, FL e FU. Também foram detectados os efeitos pleiotrópicos dos loci NAU2631, CM45 e GH501 em FUI, FS, FL e FE. Um conjunto de 96 alelos exclusivamente favoráveis ​​foi descoberto principalmente associado a BW, FL, FE e MIC albergados principalmente por F1s do testador C (A971 Bt). Para obter melhorias proeminentes na qualidade da fibra influenciada mencionada e nas características de produção, sugerimos o cultivo de algodão A971 Bt como elemento fundamental no procedimento de desenvolvimento populacional de AM para eliminar alelos deletérios que residem em loci correspondentes de alelos superiores. O resultado deste estudo pode ser útil para melhoristas de plantas e pesquisadores que trabalham para melhorar o rendimento e os atributos de qualidade do algodão para a utilização eficiente do vigor híbrido.


Resumo

As doenças transmitidas por carrapatos compreendem uma rede epidemiológica e ecológica complexa que conecta os vetores, patógenos e um grupo de espécies hospedeiras. O objetivo deste estudo foi identificar bactérias do gênero. Rickettsia associada a carrapatos ixodídeos que infestam camelos e vacas no Egito. Os carrapatos foram coletados em 6 localidades diferentes: Qina, Giza, Qalet El Nakhl, New Valley, El Arish e Minufia, de julho a outubro de 2008. As espécies foram identificadas por PCR, seguido de sequenciamento. o gltA e rOmpA genes foram usados ​​para a detecção inicial de Rickettsia spp. Caracterização adicional de amostras positivas utilizou primers direcionados rOmpB, sca4, e espaçadores intergênicos (mppA-purC, dksA-xerC, e rpmE-tRNA fMet ) Vacas foram infestadas com Hyalomma anatolicum excavatum e Boophilus annulatus. Camelos foram infestados com Hyalomma dromedarii, H. impeltatum, e H. marginatum marginatum. Aproximadamente 57,1% de H. dromedarii carrapatos coletados de Qalet El Nakhl estavam infectados com Rickettsia africae, exibindo 99,1-100% de identidade com as cepas de referência. Dentro de H. impeltatum, 26,7% e 73,3% dos carrapatos de El Arish estavam infectados com R. africae e R. aeschlimannii, com 98,3–100% e 97,9–100% de identidade, respectivamente. Além disso, 33,3% de H. marginatum marginatum carrapatos em Qalet El Nakhl foram infectados com as mesmas duas espécies que H. impeltatum, demonstrando 99,1–100% e 99,3–100% de identidade, respectivamente. Ao comparar a porcentagem de identidades e relações filogenéticas, R. africae é identificada pela primeira vez no Egito, além de R. aeschlimannii, que exibe 100% de identidade com a cepa Stavropol no GenBank. Em conclusão, os dados obtidos ressaltam a importância médica e veterinária das riquetsioses transmitidas por carrapatos, que requerem uma investigação mais aprofundada pelas autoridades no Egito. Além disso, a caracterização adicional desses isolados rickettsiais deve ser realizada para designar suas cepas, usando uma estratégia polifásica combinando testes genotípicos e fenotípicos, para facilitar sua deposição na coleção rickettsial da OMS e / ou ATCC.


Efeitos subletais da exposição ao lufenuron na lagarta manchada Earias Vittella (Fab): principais características biológicas e atividade de enzimas de desintoxicação

Lagarta manchada, Earias Vittella, é uma das pragas de insetos mais graves e devastadoras dos vegetais e do algodão. Atualmente, os inseticidas são necessários para seu controle em quase todos os sistemas de cultivo. Neste trabalho, avaliamos os efeitos subletais do lufenuron sobre as características biológicas e a atividade das enzimas de desintoxicação: monooxigenases do citocromo P450, esterase e glutationa S-transeferase (GST) em larvas de segundo ínstar de E. Vittella. Os resultados mostraram que as concentrações subletais (LC15 e LC40 de lufenuron), período larval prolongado (no LC40 = 13,86 ± 1,22 dia, LC15 = 13,14 ± 1,15 dia, controle = 12,28 ± 0,7), duração da pupa (LC40 = 11,1 ± dia, LC15 = 11,8 ± 0,28 dia, controle = 9,40 ± 0,52) e tempo de geração médio estendido (LC40 = 27,3 ± 0,43 LC15 = 29,0 ± 1,19 dia, controle = 26,0 ± 0,65). A exposição subletal prolongou significativamente o estágio pré-adulto, diminuiu o peso das pupas e reduziu a longevidade adulta dos pais (F0) e F1 geração. Além disso, a fecundidade e a viabilidade do ovo foram significativamente reduzidas nos pais e F1 gerações em ambas as concentrações subletais em comparação com o controle. Embora nenhum efeito significativo tenha sido observado nos parâmetros reprodutivos, como a taxa intrínseca de aumento (r), taxa finita de aumento (λ), e taxa de reprodução líquida (R0) do F1 geração quando comparado ao controle. Apenas significa tempo de geração (T) no F1 no LC15 foi significativamente mais longo em comparação com o LC40 e controle (LC40 = 3,79 ± 0,37, LC15 = 32,28 ± 1,55 dia, controle = 29,79 ± 0,55). Comparativamente, as atividades das monooxigenases e esterase do citocromo P450 foram maiores do que a do GST nas populações tratadas. O aumento no desenvolvimento de resistência aos inseticidas pode possivelmente devido à elevada atividade das enzimas de desintoxicação. Estes resultados fornecem informações úteis para monitorar a resistência em programas de manejo integrado de pragas (MIP) para E. vittella.

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Resultados

Sequenciamento e montagem do genoma

Com um total de 121,8 × dados de sequência, o R. sativus o genoma foi montado usando estruturas ≥500-bp e ≥2-kb (Tabela 1). No total, 40.123 scaffolds ≥500 bp foram gerados abrangendo 383,3 Mb (N50: 138,17 kb, tamanho mais longo: 1,31 Mb, tamanho médio: 9,55 kb), enquanto 8.686 scaffolds ≥2 kb foram gerados abrangendo 353,77 Mb (N50 158,63 Kb, tamanho mais longo : 1,31 Mb, tamanho médio: 40,73 kb). Os andaimes ≥500 bp corresponderam a 72.909 contigs com N50 de 7,12 kb, enquanto os andaimes ≥2 kb corresponderam a 41.473 contigs com N50 de 8,15 kb. A qualidade dos andaimes foi avaliada pelo mapeamento no genoma de 17.181 sequências de mRNA de uma ampla variedade de R. sativus cultivares (Tabelas Suplementares S1 e S2). Os scaffolds e contigs foram depositados no DDBJ (Banco de Dados de DNA do Japão) sob os números de acesso DF196826 – DF236948 e BAOO01000001 – BAOO01072909, respectivamente. Usamos citometria de fluxo para estimar o tamanho do genoma de R. sativus (Tabela Suplementar S3) e o tamanho do genoma estimado de 574 Mb foi semelhante aos resultados anteriores de Johnston et al. 10 Com base no tamanho estimado do genoma, os andaimes ≥500-bp e ≥2-kb cobriram aproximadamente 67% e 63%, respectivamente, de todo o genoma.

Sequências repetitivas

No total, 140,48 Mb de sequências repetitivas foram detectadas para scaffolds ≥500 bp no genoma do rabanete (Tabela 2) e 4978 sequências únicas foram encontradas em scaffolds ≥2 kb. A frequência e classes de sequências de repetição em R. sativus (36,61%) eram semelhantes aos de B. rapa (39.51%).

Modelos de genes

No total, 64.657 R. sativus modelos de genes foram previstos (Tabela 1). Comparação com os modelos genéticos de B. rapa 3 mostrou um comprimento médio de locus gênico mais curto (1724 bp em rabanete e 2015 bp em B. rapa) e um comprimento de exon médio mais longo (266 bp em rabanete e 233 bp em B. rapa).

Para complementar a anotação da sequência do genoma, os modelos de genes foram mapeados para as 53.846 sequências de quadro de leitura aberta (ORF) mais longas dos mRNAs de folhas jovens (Tabela Suplementar S4). No total, 3650 (6,8%) modelos de genes não tinham sequências de sucesso de ORF, 22.949 modelos de genes tinham mais de 50% de cobertura, 9755 modelos de genes tinham mais de 90% de cobertura e 5554 modelos de genes tinham 100% de cobertura (Tabela Suplementar S5).

No total, 54.132 modelos de genes por BLASTp e 56.539 modelos de genes por InterProScan foram caracterizados em termos de domínio de proteína ou sítios funcionais, incluindo 31.921 modelos de genes com classificação Gene Ontology (GO). Os caminhos de GO IDs extraídos do nó superior foram pesquisados ​​e a classificação do 2º nó de caminhos é mostrada na Tabela Suplementar S6 juntamente com os resultados de análises semelhantes para A. thaliana 11 e B. rapa 3 .

O número de famílias de genes específicos e comuns entre A. thaliana 11 , Arabidopsis lyrata 12 (excluindo cloroplasto e genes mitocondriais), B. rapa 3 , Carica mamão 13 e R. sativus são mostrados como diagramas de Venn na Figura Suplementar S1. Entre 200.700 sequências de proteínas, 135.065 genes (67,3%) foram agrupados em 25.813 grupos ortólogos (Tabela Suplementar S7) e 6.304 genes foram agrupados em 1272 R. sativus-clusters específicos.

Análise filogenética

As linhagens de A. thaliana, A. lyrata e famílias relacionadas divergiram de um ancestral comum em 5 13,14, 10 3 e 13 3 milhões de anos atrás (Mya), respectivamente, enquanto a triplicação do genoma inteiro (WGT) em Brassica ocorreu cerca de 28,3–15,6 Mya 3 e 5–9 Mya 3. Aplicamos OrthoMCL aos modelos de genes agrupados e alinhados de A. lyrata, A. thaliana, B. rapa, C. papaya e Oryza sativa conforme relatado por Wang et al. 3, bem como R. sativus e, em seguida, selecionou um conjunto de "gene de cópia única". Com base na divergência filogenética da linhagem I de A. thaliana, que ocorreu por volta de 13 Mya, a divergência entre R. sativus e B. rapa foi estimado em 16,7 Mya (95PD: 22,4-12,4 Mya), muito mais cedo do que entre A. thaliana e A. lyrata em torno de 13 Mya (95PD: 17,4-9,7 Mya Fig. 1). O ramo era entre Arabidopsis e a Brassica-Raphanus clado era 38,8 Mya (95PD: 51,8-29,1 Mya) e o ramo era entre o Brassica-Raphanus clado e C. papaya era 104,2 Mya (95PD: 139,1–78,1 Mya Suplementar Fig. S2).

Árvore filogenética de R. sativus, A. thaliana, A. lyrata, B. rapa e C. papaya.

A linha azul representa a densidade de probabilidade de 95% (95PD) de idades para todos os nós na árvore, a linha verde representa o ancestral comum mais recente (95PD: 50,7-43,2-36,6 Mya) do Arabidopsis – Brassica clado a linha laranja representa a triplicação do genoma inteiro (95PD: 28,3–22,5–15,6 Mya) no grupo da coroa das Brassiceae (o centro do caractere em negrito é a média). The geologic timescale below the phylogenetic tree is based on the International Chronostratigraphic Chart (v2013). Photographs were taken by Y. Mitsui.

Genome structure

In total, 1384 markers were mapped onto the pseudomolecules and spanned 179.8 Mb (137.2 Mb without gap) (Supplementary Table S8). The syntenic blocks for R. sativus vs. A. thaliana (Fig. 2a, Supplementary Fig. S3a), R. sativus vs. B. rapa (Fig. 2b, Supplementary Fig. S3b) and R. sativus vs. R. sativus (Supplementary Fig. 3c) were analysed using BLASTp and represented as “ABC” blocks 2 . The syntenic blocks for each linkage group are shown in Supplementary Fig. 4a and 4b. Based on the genome assembly, relatively large synteny blocks were observed between A. thaliana e R. sativus. Regarding the “A” block, large blocks were identified in LN7 and LN9 and small blocks in LN2, LN3, LN4, LN6 and LN8. Large “F” blocks exist in LN2 and LN3 (2 blocks) and small blocks in LN1 and LN8. Large “U” blocks exist in LN4, LN5 and LN7 and small blocks are found in LN1 and LN2. Large “R” blocks exist in LN1 and LN8 and small blocks in LN4, LN5 and LN6. “F” and “U” blocks had three synteny blocks and the blocks were recognised from self-syntenic blocks. WGT has been observed in B. rapa 3 and synteny analysis has shown that partial WGT may also have occurred in R. sativus.

Syntenic relationships between A. thaliana e R. sativus (a) and between B. rapa e R. sativus (b) based on the ABC genomic blocks.

The left arc represents A. thaliana and the right arc shows the line chart for repeat density. Red: retrotransposon, blue: DNA transposon, green: other repeat sequences.

Radish Genome Database

All sequencing data can be accessed at http://www.nodai-genome-d.org/ with BLAST and GBrowse functions.

RNA-seq and gene clustering analyses

The process of radish tuberous root development and cell proliferating patterns are shown in Fig. 3a. Radish tuber initiated at about 14 DAG and tuberisation occurred mainly by supplementation of proliferated cells from root vascular cambium (root vc) to xylem parenchyma (root xp) tissues. In root xp, enlargement of parenchyma cells was observed and cell proliferation occurred around vessels. Using the same radish strain used for genome sequencing, the global gene expression patterns in root and leaf tissues of key developmental stages were analysed. Using a single-end sequencing platform (Illumina, San Diego, CA, USA), an average of 2995 (SD: 645) million reads with 88% Q30 bases were generated from 14 cDNA libraries (Supplementary Table S9).

The process of root tuberisaiton of R. sativus var.hortensis cv. Aokubi and gene expression patterns at key developmental stages and tissues.

(uma) Root thickening and cell proliferating processes in 7, 14, 20, 40 and 60 days after germination (DAG) roots. Changes in root diameter, growth rate and cell number in xylem parenchyma tissue of 7–90 DAG roots are presented. Bar = SD. Letters represent significant differences among growing stages (ANOVA post hoc Tukey HSD, P < 0.01).Transverse section of roots are shown px: primary xylem, sx: secondary xylem, co: root cortex, ep: epidermis, xp: xylem parenchyma, vc: root vascular cambium, en: endodermis, ve: vessel. (b) Number of differentially expressed genes (DEGs) in 7, 14, 20, 40 and 60 DAG roots and tissues. (c) Significantly enriched GO categories for upregulated genes in each developmental stage and tissue. The top three categories of biological process (BP), cellular component (CC) and molecular function (MF) are shown. (d) Significantly enriched KEGG pathways for upregulated genes in each developmental stage and tissue. The top three pathways are shown. Photographs were taken by Y. Mitsui.

The majority of DEGs were found between early seedling roots (7 DAG roots) and the roots at the primary thickening stages (14 and 20 DAG roots) and also between cell proliferating tissues (root vc and root xp) and cortex tissue of 40 and 60 DAG roots (Fig. 3b). The data sets from early seedling to primary growth stage (7, 14 and 20 DAG roots) and from root vc, xp and cortex tissues in the secondary growth stage (40 and 60 DAG root tissues) were grouped together to detect DEGs. ANOVA tests detected 4260 and 4526 DEGs in 7, 14 and 20 DAG roots and 40 and 60 DAG root tissues, respectively. We also detected 10,468 DEGs in 7, 14, 20, 40 and 60 DAG leaf samples.

In each of the three data sets of the DEGs, cluster analysis was performed using self-organising maps (SOMs) to identify classes of genes with similar temporal changes. The DEGs of 7, 14 and 20 DAG roots, 1538 genes in 7 DAG roots (Cluster 6), 1035 genes in 14 and 20 DAG roots (Cluster 7) and 1539 genes in 20 DAG roots (Cluster 1) were clustered as overexpressed genes (Supplementary Fig. S5). In the DEGs of 40 and 60 DAG root tissues, the clusters of 877 genes in the 40 DAG root vc and xp (Cluster 7), 1187 genes in 60 DAG root vc and xp (Cluster 1) and 1498 genes in 40 and 60 DAG root cortex (Clusters 6 and 9) were detected (Supplementary Fig. S6). The thickening tissues (root vc and xp) showed similar gene expression patterns. In the DEGs of 7, 14, 20, 40 and 60 DAG leaves, we found that the gene clusters were associated with specific developmental stages (Supplementary Fig. S7).

Gene functions and pathways involving tuberous root formation and development

Based on GO annotations, 40,705 of 65,457 Raphanus gene models were assigned GO terms. Statistical analysis revealed significantly enriched functional gene groups in each of the gene sets clustered as particular developmental stages and tissues (Fig. 3c, Supplementary Table S10). Genes related to stress and stimulus responses, transport and membrane activities were most significantly enriched in the cluster of genes upregulated at the early seedling stage of the root and leaf. In the cluster of genes upregulated in roots of the primary thickening stages, genes related to ribosomal activity, structural molecule activity and translation were most significantly enriched. In the cluster of genes upregulated in the root tissues (root vc and xp) of secondary thickening stages, genes related to membrane activities, transcription and cell development were particularly enriched, while genes related to stress and stimulus response, transport and membrane activities were most significantly enriched in the cluster of genes upregulated in root cortex tissue, similar to early seedling stage roots.

In total, 142 KEGG (Kyoto Encyclopaedia of Genes and Genomes) pathways including 13,795 genes were found in the Raphanus gene models. The significantly enriched KEGG pathways in each of the DEG clusters are shown in Fig. 3d and Supplementary Table S11. In thickening roots and cell proliferating tissues, the starch and sucrose metabolism pathway was particularly enriched. In the leaves in root thickening stages, pathways related to photosynthetic activities were activated. In root cortex tissue, the phenylpropanoid biosynthetic pathway that synthesises lignin was most significantly enriched.

Sucrose metabolism is considered important for the development of a plant sink organ. Thus, spatial and temporal changes in the expression of sucrose metabolism genes in radish sink and source tissues were analysed (Supplementary Fig. 8). The sucrose transporter genes (SUTs and SUCs) that function in cell-to-cell and long-distance distribution of sucrose throughout the plant showed relatively high expression rates in early seedling roots and leaves. The expression of genes encoding sucrose invertases, which function in sucrose cleavage, was relatively low. Among them, the cell wall invertase genes (CWIs) were expressed at a low level during all developmental stages. The expression of cytoplasmic invertase genes (CINs) increased only in the young seedling roots. We did not identify any vacuolar invertase genes (VINs) in the radish genome. Sucrose synthases (SUSs), the other enzymes involved in sucrose cleavage, showed markedly increased expression in tuberising roots and tissues. Two homologous genes of SUS1 were present and one showed particularly high expression in radish tuber, whereas these genes were expressed at low levels in the roots and leaves of early seedling stages. In the leaves of root thickening stages, the expression of SUS genes was limited. Additional RT-qPCR experiments confirmed that SUS1 genes were specifically expressed in tuberising roots and tissues and the expression levels of SUS1a were dozens of times higher than those in non-tuberising roots (Supplementary Fig. S9).

Glucosinolate biosynthesis and myrosinase genes

We investigated the genes involved in radish glucosinolate biosynthesis and degradation using radish genome information and transcriptome analysis. A core pathway of glucosinolates (GSLs) biosynthesis has been well examined and the genes have been identified in A. thaliana 16,17 . o R. sativus genome contained the majority of GLS biosynthesis-related genes (GLS genes), whereas no orthologue in the genome was observed for 10 GLS genes encoding amino acid side-chain elongation genes (MAM3, IPMI-SSU3 and IPMIDH3), core structure formation genes (CYP79F2), side-chain modification genes (CYP81F1, FMOGS-OX3, FMOGS-OX4, AOP2 and AOP3) and a transcription factor gene (MYB76) (Fig. 4, Supplementary Table S12). However, 8 genes are absent (IPMI-SSU3, IPMIDH3, CYP79F2, FMOGS-OX1, FMOGS-OX3, FMOGS-OX4, AOP3 and MYB76) in the related B. rapa genome 16 . Thus, genes that are not contained in both genomes may be lost in ancestors of R. sativus e B. rapa, or may be specific to Arabidopsis e seus parentes.

Glucosinolate biosynthesis and degradation genes in R. sativus.

(uma) Glucosinolate biosynthesis and degradation pathway. The number of genes in the genome is noted in brackets. Orthologues identified in R. sativus are marked in blue colour. The absence genes in the genome are marked in red. (b) Comparison of transcriptional profiles for glucosinolate biosynthesis and degradation genes. Heat maps show log2-scaled reads per kilobase per million reads (RPKM) for biosynthetic genes.

In radish roots, the tip and outer zone including peel are known to be a pungent region and isothiocyanates and glucosinolates are dominantly detected in this region 19,20 . Our transcriptional profiling has shown that numerous GSL genes were strongly expressed in root tip, cortex and vc corresponding to the pungent region in the root (Fig. 4b and Supplementary Fig. S10). Moreover, GSL genes were expressed in younger developmental stages (14 and 20 DAG), which generally showed a high accumulation of GSLs 20 (Fig. 4b and Supplementary Fig. S11). In this manner, GSL gene expression showed spatial and temporal correlations with GSL accumulation and pungency. These results indicated that the expression of GSL genes plays an important role in GSL accumulation and pungency and that their expression was coordinately regulated in radish roots. MYB28, MYB29, MYB76 and R2R3-type MYB family transcription factors have been reported to regulate the expression level of GSL genes in A. thaliana 21,22 . Based on transcriptome profiles, expression of the radish gene encoding a protein homologous to the Arabidopsis MYB29 protein showed correlations with GSL gene expression (Fig. 4b and Supplementary Fig. S12) and MYB28 showed relatively high expression in pungent tissues (Fig. 4b). These results indicate that the core glucosinolate biosynthesis pathway and the regulation mechanisms are conserved in Brassicales.

Eleven myrosinase encoding genes were identified in the radish genome. The number of myrosinase genes is distinctly large in the Brassicae and Raphanus genus in the order Brassicales. The myrosinase genes are also expressed in pungent regions of the root and middle developmental stages and were correlated with the presence of isothiocyanates (Fig. 4b and Supplementary Figs S13, S14). These findings demonstrated that transcriptional regulation of glucosinolate biosynthesis and myrosinase genes is important for determining the pungency level in radish roots.

Additional RT-qPCR experiments of four genes, MYB28, BCAT4, CYP79F1 and TGG1-3 (TGG1C), showed that these pungency-related genes were highly expressed in pungent tissues (Supplementary Fig. S15).


Métodos

Estimation of genome size

The relative genome size of R. sativus was analysed using flow cytometry. The leaf samples were chopped finely using a razor blade and incubated on a petri dish containing extraction buffer. After 3 minutes, the resulting extract was passed through a CellTrics filter with 30-μm mesh. For propidium iodide (PI) staining of nuclear DNA, the CyStain PI plant DNA absolute quantitation reagent KIT05-5022 (Partec Inc., Franklin Park, IL, USA) was added to four times its volume and incubated for more than 1 hour before measurement. The relative fluorescence of total DNA was measured using the Partec CyFlow ploidy analyser (Green laser). Genomic DNA extracted from A. thaliana was similarly analysed using flow cytometry for comparison. Genome size was estimated based on the pro rata allocation between the median peak position of A. thaliana e R. sativus.

Sequencing and assembly

Genome sequencing was performed using R. sativus var. hortensis cv. Aokubi doubled haploid (DH) line provided by Sakata Seed Co. (Yokohama, Japan). High-quality nuclear DNA with reduced organellar DNA was extracted from leaves of 20-day-old seedlings using a protocol modified from Paterson et al. 56 . We prepared approximately 70-Gb sequences including paired end (PE) sequences with insert lengths of 300𠂛p and 500𠂛p using the Illumina Hiseq 2000 at the Nodai Genome Research Centre, Tokyo University of Agriculture. Long-jumping-distance (LJD) library sequences with insert lengths of 8 kb, 20 kb and 40 kb were generated using the Illumina Hiseq 2000 at Operon Biotechnologies, Inc. (Huntsville, AL, USA). In addition, about 5-Gb single end sequences (SE) were analysed using the Roche 454 FLX Titanium at the Agrogenomics Research Centre, NIAS (National Institute of Agrobiological Sciences). Flow cytometry analysis resulted in 574 Mb corresponding to 122× genome coverage (Supplementary Table S13). The sequence data were deposited at the DDBJ (DNA Data Bank of Japan) as BioProject ID PRJDB707.

The SE, PE and 8-kb insert LJD sequence reads were filtered for duplicated sequences, trimmed by Quality Value (QV) and assembled separately using Newbler (GS-Assembler version 2.7, Roche/454, Branford, CT, USA), Ray (version 2.0.0) 57 and CLC genomics workbench (version 5.5.1, CLC bio, Aarhus, Denmark). Based on subsequent evaluation of the results from these assemblers (Supplementary Table S14), we adopted the genome assembly generated by Newbler. Moreover, we removed organelle sequences from more than 500-bp contigs by BLASTn using the B. rapa ( <"type":"entrez-nucleotide","attrs":<"text":"JF920285.1","term_id":"335354838","term_text":"JF920285.1">> JF920285.1) and R. sativus ( <"type":"entrez-nucleotide","attrs":<"text":"AB694744.1","term_id":"400278294","term_text":"AB694744.1">> AB694744.1) mitochondrial sequences, and B. rapa ( <"type":"entrez-nucleotide","attrs":<"text":"DQ231548.1","term_id":"85816402","term_text":"DQ231548.1">> DQ231548.1) and A. thaliana ( <"type":"entrez-nucleotide","attrs":<"text":"AP000423.1","term_id":"5881673","term_text":"AP000423.1">> AP000423.1) chloroplast sequences were used as queries. The vector sequences were checked by BLASTn with pBACe3.6 ( <"type":"entrez-nucleotide","attrs":<"text":"U80929.2","term_id":"4878025","term_text":"U80929.2">> U80929.2) as the query. Subsequently, using the contigs and mate-pair (MP) sequences, scaffold sequences were built using SSPACE (version 2.0) 58 (Supplementary Table S14).

Evaluation of scaffolds

The quality of the scaffolds was evaluated by mapping a total of 17,181 mRNA sequences of R. sativus available at the NCBI (National Centre for Biotechnology Information) UniGene (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/unigene) onto the genome using BLAT 59 .

Repetitive sequences

Scaffolds Ϣ kb were analysed using REPET 60 ,61 . The copy number of repeat sequences for scaffolds 𾔀𠂛p was determined using RepeatMasker (http://www.repeatmasker.org/) (Supplementary Table S15).

Gene prediction and annotation

Gene models were generated using the gene prediction programme Augustus 62 with Arabidopsis parameters. To complement the annotation of the genome sequence, we constructed a full-length cDNA library under the same conditions as the genomic DNA used for sequencing. mRNAs were assembled using Trinity 63 to build contigs. The longest 53,846 ORF sequences were extracted from the contigs using EMBOSS 64 .

The gene models were processed by BLASTp 65 with the NCBI nr database and by InterProScan 66 . The paths of extracted GO IDs from the top node were searched, along with the classification of the 2 nd node together with the results of similar analysis for A. thaliana 11 and B. rapa 3 The numbers of specific and common gene families among A. thaliana, A. lyrata 12 (excluding chloroplast and mitochondrial genes), B. rapa, C. papaya 12 and R. sativus are shown as a Venn diagram.

Genes ortólogos

Using the CD-HIT 67 with -c 0.9 -n 5, we removed highly similar paralogous genes. After a BLASTp run with an all-against-all option, the BLAST results were fed into the stand alone OrthoMCL 68 programme using a default MCL inflation parameter of 1.5.

Phylogenetic analysis

We clustered the gene models of A. lyrata, A. thaliana, B. rapa, C. papaya, O. sativa e R. sativus using OrthoMCL (inflation factor 1.5) and selected “single copy gene” sets. The gene sets that perfectly matched with gene models assembled from the R. sativus transcriptome were selected. The branch era of each gene set was estimated using Baseml 69 (HKY85, ncatG =𠂕) and Multidivtime 70 . Before estimation of branch era, a topology of the evolutionary tree was prespecified using Clustal W2 71 and MrBayes 72 as required when using Multidivtime. To clarify the overall pattern of selected gene sets, four-fold degenerate sites were extracted for the 720 gene sets, and each gene set was aligned using Clustal Omega 73 .

The scatterplot (Supplementary Fig. S2) shows a normal distribution with minimal bias. We checked specific genes in the clustered gene set with the annotated GO of A. thaliana 74 , but could not confirm specific genes. Based on these results, we constructed a phylogenetic tree using all 720 gene sets. Due to limitations of the Multidivtime programme, each of the 30 gene sets was aligned using Clustal Omega, and 24 aligned sequences were drawn using Mutidivtime. In Fig. 2 , we adopted the calibration time of 13 Mya for the A. thaliana& # x02013A. lyrata clade 23 .

Analysis of linkage groups

We constructed a linkage map with a total of 1384 markers (Supplementary Table S16) including 630 markers from the Kazusa DNA laboratory 75 , 746 markers from Tohoku University 25 and 8 markers from Chonnam National University 76 . If the assigned linkage number and direction differed from the Kazusa and Tohoku linkage maps, we used the Kazusa linkage map information, which was published previously 75 . Both markers were coordinated with A. thaliana (Supplementary Table S17).

The linkage map was used for mapping scaffolds onto linkage groups. The Kazusa markers, which consist of expressed sequence tags (ESTs) and primer sequences, were used to search for EST sequences and scaffolds by BLAT 59 . The Tohoku markers consist of primers and probes. We searched for these three sequences and scaffolds using BLAST, and 446 markers were selected with three whole sets and one error. The Korea markers consist of ESTs and primer sequences. We searched for EST sequences and/or primer sequences and scaffolds using BLAST. These three sets of markers were merged, and 1039 markers (including derivative markers) were mapped onto the scaffolds.

Syntenic analysis

The homology between A. thaliana e R. sativus was analysed using BLASTp with an e-value 1.0e-5. After filtering BLAST results using MCScan version 0.8 77 with Match_Size 40, the syntenic relationship was analysed using the Circos viewer version circus-0.63-4 78 . A similar analysis was performed for B. rapa vs. R. sativus e R. sativus vs. R. sativus.

Preparing RNA-seq samples

Seeds of the Japanese radish cultivar 𠆊okubi’ used in the genome study were sown in the experimental field of Tokyo University of Agriculture, Faculty of Agriculture, at the normal sowing time in this region (31 August 2012). Samples of roots and leaves from three seedlings at each developmental stage (7, 14, 20, 40 and 60 DAG) were collected. In radish tuberous roots, the upper part originates from the hypocotyl where lateral roots are not present and the lower part consists of true root tissue where lateral roots developed. We collected samples from the border of hypocotyl and true root tissues and immediately transferred the samples into RNAlater® solution (Qiagen, Hilden, Germany) for RNA extraction.

Total RNA was isolated from each sample using the NucleoSpin RNA Plant Kit (Macherey-Nagel, Düren, Germany). RNA quality and quantity were assessed on a 2100 Bioanalyser using the RNA 6000 Nano Kit (Agilent technologies, Palo Alto, CA, USA). Using equal volumes of total RNA from each sample, cDNA libraries were prepared using an mRNA-Seq Sample Preparation Kit (Illumina) according to the manufacturer's instructions. Illumina RNA sequencing using the Hiseq 2000 platform was performed at the Nodai Genome Research Centre (NRGC, Tokyo, Japan) in accordance with the manufacturer’s instructions.

RNA-seq analysis

RNA-seq raw reads were imported into the CLC genomic workbench, and the reads were trimmed using default parameters. The 64,657 Augustus gene model 66 was used as a reference sequence for mapping. The trimmed reads sets obtained from the cDNA libraries were mapped to reference sequences using default parameters. The reads mapped as paired reads were used for calculating gene expression values. The expression level for each transcript was calculated the using the reads per kilobase per million reads (RPKM) method. The BLAST2GO suite was used for GO and KEGG pathway analysis.

Detecting differentially expressed genes and cluster analysis

DEGS were detected between all pairs of libraries using a t-test and among the libraries grouping key developmental stages and tissues by ANOVA using a Benjamini and Hochberg false discovery rate (FDR)-adjusted significance level of π.05, a fold change of Ϣ and a minimum RPKM difference of 㸐. DEGs were clustered using a SOM algorithm and Genesis software (http://genome.tugraz.at/genesisclient/genesisclient_description.shtml). A Euclidean distance metric was used and nine (3 ×𠂓) clusters were generated, which were visually inspected for similarity and differences among the gene expression profiles. Clusters were merged if they shared a similar expression profile.

Gene ontology and pathway analyses

The curated clusters of genes from SOM analysis were further investigated and mapped to significant ontologies and pathways to analyse their biological function. The Blast2GO programme was used to obtain GO annotation of the unigenes based on BLASTp hits against the NCBI Nr database with an e-value threshold of 㰐 𢄥 . Each cluster of annotated genes was mapped to the KEGG pathway database and the gene number was calculated for every KEGG pathway. Then, Fisher’s exact test was used to match the significantly enriched KEGG pathway in the DEG clusters to the genomic background.

RT-qPCR

To validate some candidate genes involved in sucrose metabolism and pungency biosynthesis, RT-qPCR experiments were conducted using LightCycler® 480 SYBR Green I Master (Roche) according to the manufacturer’s instructions, with 1 μM primers in a 10 μL final volume. Primer information is presented in Supplementary Table S18. Conditions for the amplification were as follows: a 10 min incubation at 95 ଌ, followed by 45 cycles (95 ଌ for 10 s 60 ଌ for 10 s 72 ଌ for 10 s) with a single fluorescent reading taken at the end of each cycle. All the runs were completed with a melt curve analysis to confirm the specificity of amplification and lack of primer dimers. Cp (second derivative method) values were used to estimate expression levels. The expression levels were adjusted by two housekeeping genes (Actin 79 and Calmodulin 7:CAM7).


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