Assembly, mapping, annotation and analysis of a moss (Physcomitrella patens) genome

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Reski
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 18837657

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Genom des Laubmooses "Physcomitrella patens" wurde mit Mitteln des US-amerikanischen Energieministeriums an deren "Joint Genome Institute" (JGI) in Kalifornien sequenziert. Es war damit das erste sequenzierte Genom einer Niederen Pflanze und das vierte Pflanzengenom überhaupt. In unserem Projekt haben wir maßgeblich daran gearbeitet, diese Genomdaten zu assemblieren, zu annotieren und zu analysieren. Die dabei gewonnen Daten wurden über zahlreiche wissenschaftlichen Veröffentlichungen sowie über den in diesem Projekt wesentlich weiter entwickelten Browser www.cosmoss.org publiziert. Dieser Browser ist inzwischen DIE weltweite zentrale Ressource für alle genetischen Informationen über "Physcomitrella". In speziellen internationalen Workshops haben wir interessierte Forscher aus der ganzen Welt für die Analyse und Annotation des Moosgenoms geschult. Mit den Ergebnissen dieses Projektes ist "Physcomitrella" endgültig in den Kreis der pflanzlichen Modellsysteme aufgenommen. Dies kommt auch darin zum Ausdruck, dass das JGI kürzlich das "Physcomitrella" Genom als seines von nur fünf pflanzlichen "Flagschiff-Genomen" ausgewählt hat, deren weitere Analyse bedeutende Informationen im Rahmen des weltweiten Klimawandels und der Bioenergie erwarten lässt. Da Moose die evolutionäre Lücke von einer Milliarden Jahre zwischen Algen und Blütenpflanzen schließen, haben wir mit unserem Projekt die Möglichkeit für evolutionär vergleichenden Studien auf Genomebene bei Pflanzen eröffnet.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2006. Identification of genic moss SSR markers and a comparative analysis of twenty-four algal and plant gene indices reveal species-specific rather than group-specific characteristics of microsatellites. BMC Plant Biology, Vol. 6.2006, 9.
  von Stackelberg, M., Rensing, S.A., and Reski, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1186/1471-2229-6-9)
• 2007. An ancient genome duplication contributed to the abundance of metabolic genes in the moss Physcomitrella patens. BMC Evolutionary Biology, Vol. 7. 2007, 130.
  Rensing, S.A., Ick, J., Fawcett, J.A., Lang, D., Zimmer, A., Peer, Y.V. de, and Reski, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1186/1471-2148-7-130)
• 2007. Dating the early evolution of plants: detection and molecular clock analyses of orthologs. Molecular Genetics and Genomics, Vol. 278, pp. 393–402.
  Zimmer, A., Lang, D., Richardt, S., Frank, W., Reski, R., Rensing, S.A.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s00438-007-0257-6)
• 2007. PlanTAPDB, a Phylogeny-Based Resource of Plant Transcription-Associated Proteins. Plant Physiology, vol. 143. 2007, no. 4, pp. 1452-1466.
  Richardt, S., Lang, D., Reski, R., Frank, W., and Rensing, S.A.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1104/pp.107.095760)
• 2008. A PIIB-type Ca2+-ATPase is essential for stress adaptation in Physcomitrella patens. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA), vol. 105. 2008, no. 49, pp. 19555–19560.
  Qudeimat, E., Faltusz, A.M.C., Wheeler, G., Lang, D., Holtorf, H., Brownlee, C., Reski, R., Frank, W.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1073/pnas.0800864105)
• 2008. A sequence-anchored genetic linkage map for the moss, Physcomitrella patens. The Plant Journal 56, 855-866. The Plant Journal, Vol. 56. 2008, Issue 5, pp. 855–866.
  Kamisugi, Y., Von Stackelberg, M., Lang, D., Care, M., Reski, R., Rensing, S.A., Cuming, A.C.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03637.x)
• 2008. Exploring plant biodiversity: the Physcomitrella genome and beyond. Trends in Plant Science, Vol. 13. 2008, Issue 10, pp. 542–549.
  Lang, D., Zimmer, A.D., Rensing, S.A., and Reski, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2008.07.002)
• 2008. The Physcomitrella genome reveals evolutionary insights into the conquest of land by plants. Science, Vol. 319.2008, Issue 5859, pp. 64-69.
  Rensing, S.A., Lang, D., Zimmer, A.D et al.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1126/science.1150646)
• 2009. A uniquely high number of ftsZ genes in the moss Physcomitrella patens. Plant Biology, Vol. 11. 2009, Issue 5, pp. 744–750.
  Martin, A., Lang, D., Heckmann, J., Zimmer, A.D., Vervliet-Scheebaum, M., and Reski, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1111/j.1438-8677.2008.00174.x)
• 2009. Targeted Gene Knockouts Reveal Overlapping Functions of the Five Physcomitrella patens FtsZ Isoforms in Chloroplast Division, Chloroplast Shaping, Cell Patterning, Plant Development, and Gravity Sensing. Molecular Plant, Vol. 2. 2009, Issue 6, pp. 1359–1372.
  Martin, A., Lang, D., Hanke, S.T., Mueller, S.J.X., Sarnighausen, E., Vervliet-Scheebaum, M., Reski, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1093/mp/ssp076)
• 2009. The evolution of nuclear auxin signalling. BMC Evolutionary Biology, Vol. 9.2009: 126.
  Paponov, I., Teale, W., Lang, D., Paponov, M., Reski, R., Rensing, S., Palme, K.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1186/1471-2148-9-126)
• 2010. Genome-wide phylogenetic comparative analysis of plant transcriptional regulation: a timeline of loss, gain, expansion and correlation with complexity. Genome Biology and Evolution, Vol. 2. 2010, pp. 488-503.
  Lang, D., Weiche, B., Timmerhaus, G., Richardt, S., Riaño-Pachón, D.M., Corrêa, L.G.G., Reski, R., Mueller-Roeber, B., Rensing, S.A.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1093/gbe/evq032)
• 2010. Identification and characterization of NAGNAG alternative splicing in the moss Physcomitrella patens. BMC Plant Biology, Vol. 10.2010: 76.
  Sinha, R., Zimmer, A.D., Bolte, K., Lang, D., Reski, R., Platzer, M., Rensing, S.A., and Backofen, R.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1186/1471-2229-10-76)
• 2010. Microarray analysis of the moss Physcomitrella patens reveals evolutionarily conserved transcriptional regulation of salt stress and abscisic acid signalling. Plant Molecular Biology, Vol. 72. 2010, pp. 27-45.
  Richardt, S., Timmerhaus, G., Lang, D., Qudeimat, E., Corrêa, L.G.G., Reski, R., Rensing, S.A., Frank, W.
  (Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s11103-009-9550-6)
• 2012. TSSi - An R Package for Transcription Start Site Identification from 5’ mRNA Tag Data. Bioinformatics, Vol. 28. 2012, Issue 12, pp. 1641-1642.
  Kreutz, C., Gehring, J.S., Lang, D., Reski, R., Timmer, J., and Rensing, S.A.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts189)