Для некоторых тыквы вызывают в воображении резные украшения на Хэллоуин, но для многих людей во всем мире эти тыквы обеспечивают питание. Ученые из Института Бойса Томпсона (BTI) и Национального центра инженерных исследований овощей в Пекине секвенировали геномы двух важных видов тыквы, Cucurbita maxima и Cucurbita moschata.
Готовые геномы появляются в октябрьском выпуске Molecular Plant, где освещается работа над обложкой.
«Тыквы используются в качестве основного продукта питания во многих развивающихся странах и выращиваются во всем мире для кулинарных и декоративных целей», - сказал Чжанцзюнь Фей, доцент BTI, адъюнкт-профессор патологии растений Корнелла и старший автор статьи. Только в Азии производится более двух третей тыквы, кабачков и бахчевых культур, выращиваемых в мире.
Исследователи секвенировали два разных вида тыквы, чтобы лучше понять их противоположные желательные черты: Cucurbita moschata известна своей устойчивостью к болезням и другим стрессам, таким как экстремальные температуры, а C. maxima более известна своим качеством плодов. и питание.
Кроме того, гибрид этих двух видов, называемый «Shintosa», обладает даже большей устойчивостью к стрессу, чем C. moschata, и часто используется в качестве подвоя для других бахчевых культур, таких как арбуз, огурец и дыня. Садоводы отрезают саженец тыквы от его корней и приращивают к нему стебли других тыквенных культур, давая им крепкие, устойчивые корни, из которых они могут расти.
Последовательности генома после расшифровки являются важным ресурсом для дальнейших научных исследований и селекции культур Cucurbita. Анализируя геномы, исследователи смогут идентифицировать многие гены, связанные с желательными чертами тыквы, и лучше понять генетику, лежащую в основе экстремальных фенотипов гибрида «Шинтоза».
«Высококачественные последовательности генома тыквы приведут к более эффективному анализу генетики, лежащей в основе важных агрономических признаков, что ускорит процесс селекции для улучшения тыквы», - сказал Фей.
В мире тыквенных это означает более быструю селекцию на устойчивость к таким заболеваниям, как фузариозное увядание или мучнистая роса - этот белый налет, который многие садоводы могут обнаружить, убивая листья тыквы, или увеличивая выработку каротиноидов - оранжевых пигментов, связанных с глазами. здоровье, среди прочих преимуществ.
В то время как конечная цель секвенирования генома состоит в том, чтобы связать определенные гены с признаками, которые они контролируют, результаты секвенирования тыквы также выявили интересную эволюционную историю видов Cucurbita.
Тыквенные имеют большие геномы с 20 парами хромосом, по сравнению с 11 парами арбуза или 7 парами огурца. Это был первый признак того, что геном тыквы расширился давным-давно. Сравнив последовательности генома куркурбиты с последовательностями других тыквенных, исследователи обнаружили, что геном тыквы на самом деле представляет собой комбинацию двух древних геномов, что делает ее палеотраплоидной.
Хотя сегодня тыква считается диплоидной, а это означает, что у нее есть только две копии каждой хромосомы, анализ последовательности генома показал, что между 3-20 миллионами лет назад два разных вида предков объединили свои геномы, чтобы создать аллотетраплоида. - новый вид с четырьмя (тетра-) копиями каждой хромосомы из двух разных (алло-) видов.
Обычно после формирования аллотетраплоида геном сокращается и теряется гены, что в конечном итоге превращает новый вид обратно в диплоид. Иногда один из участвующих геномов будет доминировать над другими, чтобы сохранить больше генов, явление, наблюдаемое у кукурузы и хлопка.
Что интересно, для тыквы это было не так. Древний аллотетраплоид Cucurbita случайно потерял дублированные гены от обоих диплоидов. Кроме того, предковая хромосома осталась в значительной степени нетронутой, оставив современную тыкву с двумя субгеномами, представляющими древние виды, которые внесли свой вклад в палеотраплоид..
«Мы были рады узнать, что два нынешних субгенома тыквы в значительной степени сохраняют хромосомные структуры двух предков, несмотря на то, что имеют одно и то же ядро в течение как минимум трех миллионов лет», - сказал Шан Ву, первый автор статьи. и постдок БТИ
В следующий раз, когда вы будете вырезать тыкву, найдите минутку, чтобы подумать о любопытном эволюционном пути, который прошел, чтобы получить это, и о том, как селекционеры, теперь вооруженные последовательностью генома, смогут лучше улучшить тыкву, чтобы помочь накормить миллионы людей по всему миру.