Estimation of genome size for Psammochloa villosa by flow cytometry and K-mer analysis

doi:10.11686/cyxb2021491

Abstract

Abstract:

The genus Psammochloa belongs to Poaceae and contains only one species （Psammochloa villosa）. P. villosa has characteristics typical of sand-plants， including a rhizomatous growth habit and clonal integration， and is a dominant species in non-fixed sand dunes on the Inner Mongolia Plateau in China. The present study measured the genome size of P. villosa by combing flow cytometry and K-mer analysis， built an optimized system for determination of DNA content （C value） in diploid species via selecting Achnatherum splendens as an internal standard， and Orinus kokonorica，and Aegilops squarrosa as external standards. We found that： 1） The P. villosa fluorescence peak in flow cytometry was 2.54 times that of O. kokonorica， and 1.35 times that of A. splendens. Relative fluorescence intensity of P. villosa was much smaller than for A. squarrosa. The genome size of P. villosa was estimated to 1580.10±5.02 Mb. 2） Using K-mer analysis， the genome size of P. villosa was estimated to be about 1563.54 Mb， the hybridity rate was 1.15%， and the proportion of repeated sequences was 66.27%. Therefore， the genome of P. villosa is a complex genome with high heterozygosity and high repetition. 3） It is recommended that the sequencing strategy should be based on CLR or HiFi mode from the PacBio platform， and sequencing depth should be higher than 20×. The accurate determination of genome size of P. villosa has both added to knowledge of DNA content in a member of the tribe Stipeae （Poaceae）， and provided data useful for genome sequencing， evolutionary genomics research， germplasm resource development and utilization， and species conservation. The result may provide an indication of genomic size for closely related species of Stipeae.

Key words: genome size, DNA C value, flow cytometry, genome survey sequencing, K-mer analysis

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Figures/Tables 7

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组分Composition	浓度Concentration
氨基丁三醇Tris （mol·L^-1）	0.2
氢氯酸HCl （mol·L^-1）	4
氯化镁MgCl₂·6H₂O （mmol·L^-1）	2
乙二胺四乙酸二钠EDTA Na₂·2H₂O （mmol·L^-1）	86
氯化钠NaCl （mmol·L^-1）	10
焦亚硫酸钠Sodium pyrosulphite （%）	1
聚乙烯吡咯烷酮PVP-10 （%）	1

组分Composition	浓度Concentration
氨基丁三醇Tris （mol·L^-1）	0.2
氢氯酸HCl （mol·L^-1）	4
氯化镁MgCl₂·6H₂O （mmol·L^-1）	2
乙二胺四乙酸二钠EDTA Na₂·2H₂O （mmol·L^-1）	86
氯化钠NaCl （mmol·L^-1）	10
焦亚硫酸钠Sodium pyrosulphite （%）	1
聚乙烯吡咯烷酮PVP-10 （%）	1

数据集Data type	读长Read length （bp）	质量分数Q₂₀ （%）	质量分数Q₃₀ （%）	GC含量GC content （%）
原始数据Raw data	150； 150	96.1； 96.0	88.0； 88.6	43.5； 43.6
过滤数据Clean data	150； 150	96.4； 96.7	88.3； 89.4	43.4； 43.4

数据集Data type	读长Read length （bp）	质量分数Q₂₀ （%）	质量分数Q₃₀ （%）	GC含量GC content （%）
原始数据Raw data	150； 150	96.1； 96.0	88.0； 88.6	43.5； 43.6
过滤数据Clean data	150； 150	96.4； 96.7	88.3； 89.4	43.4； 43.4

物种Species	正向序列Forward sequence	反向序列Reverse sequence	总值Total values （%）
二穗短柄草Brachypodium distachyon	159	176	1.68
水稻O. sativa	168	158	1.63
普通小麦Triticum aestivum	133	118	1.26
瑞氏针茅Stipa richteriana	91	85	0.88
大麦Hordeum vulgare	63	64	0.64