Контаминация при RNA-Seq как метатранскриптомные данные для скрининга вредителей и симбионтов растений



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность: Данные секвенирования транскриптома могут содержать до 30% контаминирующих прочтений. Их происхождение может быть связано либо с лабораторной контаминацией, либо с биологически значимыми сигналами, которые можно исследовать методами метатранскриптомики. Цель: оценить возможность использования загрязняющих прочтений для масштабного скрининга вредителей растений и симбионтов.

Материалы и методы: Проанализированы данные РНК-секвенирования ржи (Secale cereale L.), включая собственные эксперименты (5 образцов) и общедоступные наборы данных (50 образцов) из архива NCBI SRA. Прочтения, значимо картировавшиеся на геном ржи, были отфильтрованы; оставшиеся потенциальные загрязняющие прочтения подвергнуты анализу.

Результаты: После исключения очевидных лабораторных контаминантов проведено сравнение встречаемости тлей, симбиотических грибов, бактерий и вирусов между образцами. Чтения, происходящие из симбиома, воспроизводимы в биологических повторностях и варьируют в зависимости от локации/условий/вида растения, что позволяет использовать их для последующего метатранскриптомного анализа.

Заключение: Результаты демонстрируют корреляцию между видами, обнаруженными в полевых условиях или предполагаемыми к присутствию, и загрязняющих прочтений. Распределение различных видов в образцах из одних и разных локаций подтверждает целесообразность использования существующих и будущих архивных данных секвенирования для скрининга распространения вредителей растений, мониторинга новых симбиотических организмов и планирования мер борьбы с ними в условиях глобального изменения климата.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Павел Александрович Зыкин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pavel.zykin@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1624-6163
SPIN-код: 2730-5890
Scopus Author ID: 16553748500
ResearcherId: H-2961-2013
Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9

Елена Александровна Андреева

Институт общей генетики Российской академии наук; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: e.a.andreeva@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9326-3170
SPIN-код: 7269-8240
Scopus Author ID: 56426831500
ResearcherId: AAO-3589-2020

канд. биол. наук

Россия, 117971, г. Москва, ул. Губкина, 3; 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9

Наталья Владимировна Цветкова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: n.tswetkowa@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7353-1107
SPIN-код: 1687-5757

канд. биол. наук

Россия, 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9

Андрей Николаевич Буланов

Институт общей генетики РАН

Email: an.bulanov20002014@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-8092-9978
SPIN-код: 3791-9700
Россия, 117971, г. Москва, ул. Губкина, 3

Анатолий Васильевич Войлоков

Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: av_voylokov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3423-8511
Scopus Author ID: 6602522566
ResearcherId: AAE-4987-2019

заведующий лабораторией, лаборатория генетики и биотехнологии растений

117971, г. Москва, ул. Губкина, 3

Список литературы

  1. Sangiovanni M., Granata I., Thind A.S., Guarracino M.R. From trash to treasure: detecting unexpected contamination in unmapped NGS data // BMC Bioinformatics. 2019. Vol. 20. P. 168. doi: 10.1186/s12859-019-2684-x
  2. Simion P., Belkhir K., François C., et al. A software tool ‘CroCo’ detects pervasive cross-species contamination in next generation sequencing data // BMC Biology. 2018. Vol. 16. P. 28. doi: 10.1186/s12915-018-0486-7
  3. Chen S., Zhou Y., Chen Y., Gu J. fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor // Bioinformatics. 2018. Vol. 34. P. i884–i890. doi: 10.1093/bioinformatics/bty560
  4. Rabanus-Wallace M.T., Hackauf B., Mascher M., et al. Chromosome-scale genome assembly provides insights into rye biology, evolution and agronomic potential // Nat Genet. 2021. Vol. 53. P. 564–573. doi: 10.1038/s41588-021-00807-0
  5. Bushnell B. BBMap: A Fast, Accurate, Splice-Aware Aligner. United States : Department of Energy. Office of Science, 2014.
  6. Bushmanova E., Antipov D., Lapidus A., Prjibelski A.D. rnaSPAdes: a de novo transcriptome assembler and its application to RNA-Seq data // Gigascience. 2019. Vol. 8, N. 9. P. giz100. doi: 10.1093/gigascience/giz100
  7. NCBI Resource Coordinators. Database resources of the National Center for Biotechnology Information // Nucleic Acids Res. 2018. Vol. 46. P. D8–D13. doi: 10.1093/nar/gkx1095
  8. Wingett S.W., Andrews S. FastQ Screen: A tool for multi-genome mapping and quality control // F1000Res. 2018. Vol. 7. P. 1338. doi: 10.12688/f1000research.15931.2
  9. Lafond-Lapalme J., Duceppe M.-O., Wang S., et al. A new method for decontamination of de novo transcriptomes using a hierarchical clustering algorithm // Bioinformatics. 2017. Vol. 33. P. 1293–1300. doi: 10.1093/bioinformatics/btw793
  10. Chen Y., Singh A., Kaithakottil G.G., et al. An aphid RNA transcript migrates systemically within plants and is a virulence factor // PNAS. 2020. Vol. 117. P. 12763–12771. doi: 10.1073/pnas.1918410117
  11. Salter S.J., Cox M.J., Turek E.M., et al. Reagent and laboratory contamination can critically impact sequence-based microbiome analyses // BMC Biol. 2014. Vol. 12. P. 87. doi: 10.1186/s12915-014-0087-z
  12. NCBI SRA (archive). Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra. Accessed: Dec 2, 2024.
  13. Interactive agricultural ecological atlas of Russia and neighboring countries. Available from: https://agroatlas.ru/en/content/pests/Schizaphis_graminum/index.html. Accessed: Dec 2, 2024.
  14. Берим М.Н. Наиболее вредоносные виды тлей на Северо-Западе России // Защита и карантин растений. 2014. Т. 9. С. 29-30.
  15. van Kleeff P.J.M., Galland M., Schuurink R.C., Bleeker P.M. Small RNAs from Bemisia tabaci Are Transferred to Solanum lycopersicum Phloem during Feeding // Front. Plant Sci. 2016. Vol. 7. P. 1759. doi: 10.3389/fpls.2016.01759
  16. Su Y.-L., Li J.-M., Li M., et al. Transcriptomic Analysis of the Salivary Glands of an Invasive Whitefly // PLoS One. 2012. Vol. 7, N. 6. P. e39303. doi: 10.1371/journal.pone.0039303
  17. Ban L., Didon A., Jonsson L.M.V., et al. An improved detection method for the Rhopalosiphum padi virus (RhPV) allows monitoring of its presence in aphids and movement within plants // Journal of Virological Methods. 2003. Vol. 142. P. 136–142. doi: 10.1016/j.jviromet.2007.01.014
  18. Zhao S. Ye Z., Stanton R. Misuse of RPKM or TPM normalization when comparing across samples and sequencing protocols. RNA. 2020 Aug;26(8):903-909. doi: 10.1261/rna.074922.120. Epub 2020 Apr 13. PMID: 32284352
  19. Zhao Y., Li M.C., Konaté M.M. et al. TPM, FPKM, or Normalized Counts? A Comparative Study of Quantification Measures for the Analysis of RNA-seq Data from the NCI Patient-Derived Models Repository. J Transl Med 19, 269 (2021). doi: 10.1186/s12967-021-02936-w
  20. Mukherjee A., Reddy M.S. Metatranscriptomics: an approach for retrieving novel eukaryotic genes from polluted and related environments // 3 Biotech. 2020. Vol. 10. P. 71. doi: 10.1007/s13205-020-2057-1
  21. Shakya M., Lo C.-C., Chain P.S.G. Advances and Challenges in Metatranscriptomic Analysis // Front. Genet. 2019. Vol. 10. P. 904. doi: 10.3389/fgene.2019.00904
  22. Barton H.A., Taylor N.M., Lubbers B.R., Pemberton A.C. DNA extraction from low-biomass carbonate rock: An improved method with reduced contamination and the low-biomass contaminant database // Journal of Microbiological Methods. 2006. Vol. 66. P. 21–31. doi: 10.1016/j.mimet.2005.10.005
  23. Wally N., Schneider M., Thannesberger J., et al. Plasmid DNA contaminant in molecular reagents // Sci Rep. 2019. Vol. 9. P. 1652. doi: 10.1038/s41598-019-38733-1
  24. Weyrich L.S., Farrer A.G., Eisenhofer R., et al. Laboratory contamination over time during low‐biomass sample analysis // Mol Ecol Resour. 2019. Vol. 19. P. 982–996. doi: 10.1111/1755-0998.13011
  25. Christensen G.J.M., Brüggemann H. Bacterial skin commensals and their role as host guardians // Beneficial Microbes. 2014. Vol. 5, N. 2. P. 201-215. doi: 10.3920/BM2012.0062

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 89324 от 21.04.2025.