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Genomic Treasure Troves: Complete Genome Sequencing of Herbarium and Insect Museum Specimens

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dc.creatorStaats, Martijnspa
dc.creatorHJ Erkens, Roy HJspa
dc.creatorvan de Vossenberg, Bartspa
dc.creatorWieringa, Jan J.spa
dc.creatorWieringa, Jan J.spa
dc.creatorKraaijeveld, Kenspa
dc.creatorStielow, Benjaminspa
dc.creatorGeml, Józsefspa
dc.creatorRichardson, James-Edwardspa
dc.creatorBakke, Freek T.spa
dc.date.accessioned2020-08-19T14:43:49Z
dc.date.available2020-08-19T14:43:49Z
dc.date.created2013-01-01spa
dc.descriptionDesbloquear la vasta diversidad genómica almacenada en las colecciones de historia natural crearía oportunidades sin precedentes para estudios evolutivos, filogenéticos, de domesticación y genómicos de poblaciones a escala genómica. Se ha desalentado a muchos investigadores de utilizar muestras históricas en estudios moleculares debido tanto al éxito generalmente limitado de la extracción de ADN como a los desafíos asociados con la amplificación por PCR de ADN altamente degradado. En el mundo actual de la secuenciación de próxima generación (NGS), las oportunidades y las perspectivas del ADN histórico han cambiado drásticamente, ya que la mayoría de los métodos NGS están diseñados para tomar moléculas de ADN fragmentadas cortas como plantillas. Aquí mostramos que utilizando un enfoque de secuenciación de Illumina multiplex estándar y de extremo emparejado, los datos de secuencia a escala del genoma se pueden generar de manera confiable a partir de una planta preservada en seco, especímenes de hongos e insectos recolectados hasta hace 115 años, y con un mínimo de muestreo destructivo. Usando un enfoque de ensamblaje basado en referencias, pudimos producir el genoma nuclear completo de una persona de 43 añosEspécimen de herbario de Arabidopsis thaliana (Brassicaceae) con cobertura de secuencia alta y uniforme. Se generaron secuencias del genoma nuclear de tres especímenes de hongos de 22 a 82 años de edad ( Agaricus bisporus , Laccaria bicolor , Pleurotus ostreatus ) con una cobertura del exoma del 81,4 al 97,9%. Se ensamblaron secuencias genómicas orgánicas completas para todas las muestras. Utilizando el ensamblaje de novo , recuperamos entre el 16,2% y el 71,0% de las regiones de secuencia de codificación y, por tanto, permanecemos algo cautelosos sobre las perspectivas de de novoensamblaje del genoma a partir de especímenes históricos. Se observaron contaminaciones de secuencias no objetivo en 2 de nuestras muestras de insectos del museo. Anticipamos que los proyectos futuros de genómica de museos quizás no generarán secuencias genómicas completas en todos los casos (nuestros especímenes contenían genomas relativamente pequeños y de baja complejidad), pero al menos generarán datos genómicos comparativos vitales para probar (filo) hipótesis genéticas, demográficas y genéticas, que se vuelven cada vez más horizontales. Además, la NGS de ADN histórico permite recuperar información genética crucial de especímenes de tipo antiguo que hasta la fecha no se han utilizado en su mayoría y, por lo tanto, también abre una nueva frontera para la investigación taxonómica.spa
dc.description.abstractUnlocking the vast genomic diversity stored in natural history collections would create unprecedented opportunities for genome-scale evolutionary, phylogenetic, domestication and population genomic studies. Many researchers have been discouraged from using historical specimens in molecular studies because of both generally limited success of DNA extraction and the challenges associated with PCR-amplifying highly degraded DNA. In today’s next-generation sequencing (NGS) world, opportunities and prospects for historical DNA have changed dramatically, as most NGS methods are actually designed for taking short fragmented DNA molecules as templates. Here we show that using a standard multiplex and paired-end Illumina sequencing approach, genome-scale sequence data can be generated reliably from dry-preserved plant, fungal and insect specimens collected up to 115 years ago, and with minimal destructive sampling. Using a reference-based assembly approach, we were able to produce the entire nuclear genome of a 43-year-old Arabidopsis thaliana (Brassicaceae) herbarium specimen with high and uniform sequence coverage. Nuclear genome sequences of three fungal specimens of 22–82 years of age (Agaricus bisporus, Laccaria bicolor, Pleurotus ostreatus) were generated with 81.4–97.9% exome coverage. Complete organellar genome sequences were assembled for all specimens. Using de novo assembly we retrieved between 16.2–71.0% of coding sequence regions, and hence remain somewhat cautious about prospects for de novo genome assembly from historical specimens. Non-target sequence contaminations were observed in 2 of our insect museum specimens. We anticipate that future museum genomics projects will perhaps not generate entire genome sequences in all cases (our specimens contained relatively small and low-complexity genomes), but at least generating vital comparative genomic data for testing (phylo)genetic, demographic and genetic hypotheses, that become increasingly more horizontal. Furthermore, NGS of historical DNA enables recovering crucial genetic information from old type specimens that to date have remained mostly unutilized and, thus, opens up a new frontier for taxonomic research as well.spa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.1371/journal.pone.0069189
dc.identifier.issnISSN: 1932-6203
dc.identifier.urihttps://repository.urosario.edu.co/handle/10336/27777
dc.language.isoengspa
dc.publisherPlosone.orgspa
dc.relation.citationEndPage11
dc.relation.citationIssueNo. 7
dc.relation.citationStartPage1
dc.relation.citationTitlePLoS One, PLOS ONE
dc.relation.citationVolumeVol. 8
dc.relation.ispartofPLoS One, ISSN:1932-6203, Vol.8, No.7 (julio-2013);pp.1-11spa
dc.relation.urihttps://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0069189spa
dc.rights.accesRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)spa
dc.sourcePLoS One, PLOS ONEspa
dc.source.instnameinstname:Universidad del Rosario
dc.source.reponamereponame:Repositorio Institucional EdocUR
dc.subjectGenoma De Especímenes De Herbariospa
dc.subjectFilogenéticosspa
dc.subjectMétodos NGSspa
dc.subjectExtracción De ADN Y Secuenciación De Illuminaspa
dc.subject.keywordHerbarium Specimen Genomespa
dc.subject.keywordPhylogeneticsspa
dc.subject.keywordNGS methodsspa
dc.subject.keywordIllumina DNA Extraction and Sequencingspa
dc.titleGenomic Treasure Troves: Complete Genome Sequencing of Herbarium and Insect Museum Specimensspa
dc.title.TranslatedTitleLos tesoros genómicos: secuenciación completa del genoma de especímenes de herbario e insectos del museospa
dc.typearticleeng
dc.type.hasVersioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.spaArtículospa
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