Бананы - одна из самых важных основных сельскохозяйственных культур тропиков, которую с большой осторожностью перевозят на большие расстояния, чтобы удовлетворить аппетит людей во всем мире. И сегодня, когда более половины бананов в мире производится из одного сорта Кавендиш, они могут стать все более восприимчивыми к грибкам, которые угрожают их средствам к существованию, таким как разрушительная панамская болезнь..
Вот почему ученые стремились понять тайны его генома. Плоды Кавендиша не имеют семян, не размножаются половым путем (и, следовательно, генетически идентичны) и имеют три набора хромосом (триплоид), что затрудняет секвенирование его генома.
Происхождение бананов Кавендиш происходит от нескольких подвидов Musa acuminata, которые разошлись после географической изоляции в отдельных регионах и островах Юго-Восточной Азии. Как и в случае с другими одомашненными культурами, считается, что человеческая миграция способствовала появлению подвидов и гибридов, что привело к снижению плодовитости, но ценится за восхитительные плоды с высоким содержанием мякоти и низким содержанием семян.
Эталонный геном M. acuminata был завершен группой Анжелики Д'Он из французского исследовательского института CIRAD и Французского национального центра секвенирования в 2012 году. Теперь, когда доступны инструменты для секвенирования следующего поколения, они хотели более точно исследовать геном банана с конечной целью помочь селекционным программам производить более выносливые и устойчивые к болезням бананы.
Используя различные инструменты секвенирования и биоинформатики, хромосомную визуализацию и технологию ПЦР, они впервые идентифицировали большой хромосомный обмен, затрагивающий две области на хромосомах 1 и 4, и показали, что он предотвращает правильную перетасовку свою ДНК в своем потомстве.
Когда они проследили наследование этих структур, они обнаружили, что перестроенный обмен хромосом преимущественно передается потомству.
Значение их выводов важно для сельского хозяйства. Структура была обнаружена в половине протестированных подгрупп триплоидных сортов, что подчеркивает существенный вклад этой новой структуры хромосом в банановые культуры.
«Примечательно, что эта структура была обнаружена в подгруппе десертных бананов сорта Кавендиш, которая составляет более половины мирового производства бананов», - сказал Д'Он.
"Это, должно быть, было важным фактором в снижении фертильности и в формировании триплоидных сортов, и, таким образом, в одомашнивании бананов. Действительно, триплоидия является наиболее эффективным уровнем плоидности для агрономических показателей банана. Эти характеристики имеют дали более сильные растения, более крупные плоды и более высокую стерильность, что привело к полному отсутствию семян в плодах."
Новые результаты могут быть использованы в программах селекции банановых культур для борьбы со страшной панамской болезнью. «Эти знания можно использовать либо для стимулирования рекомбинации, либо для фиксации комбинаций аллелей в перестроенных регионах путем выбора адекватных родительских комбинаций», - сказал Д'Он. «Мы рассчитываем найти больше таких вариаций в будущем, что поможет управлять рекомбинацией между генами, контролирующими признаки бананов».