Персидский грецкий орех (Juglans regia), ценящийся во всем мире за высококачественную древесину и насыщенный вкус восхитительных орехов, является важной экономической культурой. Персидский грецкий орех является одним из 22 видов рода Juglans, который включает в себя черный и белый грецкие орехи, а также орехи, произрастающие в Европе, Америке и Азии.
Китай лидирует в мировом производстве, за ним следуют Калифорния, Турция и Иран. Но до сих пор эволюция грецких орехов была неизвестна. Грецкие орехи имеют богатую летопись окаменелостей, которая предполагает происхождение грецких орехов и первоначальное расхождение между черными грецкими орехами и баттернатами (белыми грецкими орехами) в Северной Америке около 35-45 миллионов лет назад. С таким высоким возрастом у обеих линий грецкого ореха были бы широкие возможности мигрировать в Старый Свет через Берингов и Североатлантический сухопутные мосты, однако в летописях окаменелостей Европы и Азии были обнаружены только орехи грецкого ореха, а древние окаменелости персидского ореха не обнаружены. орех известны.
Используя геномные данные, проанализированные с помощью филогенетических и популяционно-генетических подходов, исследователи разгадали эту загадку, показав, что персидский орех является результатом гибридизации между двумя давно вымершими видами около 3,45 миллионов лет назад.
Прошлые анализы, проведенные командой на основе примерно 2900 однокопийных ядерных генов из 19 видов грецких орехов, не смогли установить взаимосвязь между североамериканскими, азиатскими и персидскими видами грецкого ореха. Однако они исключили неполную сортировку клонов как причину филогенетической неопределенности. «Это привело нас к предположению, что древняя гибридизация могла быть связана с происхождением персидского грецкого ореха и американского ореха ореха», - сказал Да-Йонг Чжан, популяционный генетик, который является одним из ведущих авторов.
Чтобы проверить свою гипотезу гибридизации, а не рассматривать отдельные гены, на этот раз они использовали полногеномное секвенирование 80 отдельных деревьев, представляющих 19 из 22 видов Juglans.
«Мы применили ряд полногеномных методов для обнаружения гибридизации и проверки моделей видообразования, чтобы сделать вывод о времени происхождения персидского ореха», - сказал Вей-Нинг Бай, другой старший автор. «В конце концов, мы охарактеризовали генетический состав геномов не только персидского грецкого ореха, но и железного грецкого ореха, J. sigillata, и американского ореха, J. cinerea». Авторы рисуют картину, основанную на окаменелостях плодов грецкого ореха и их геномных свидетельствах, что грецкие орехи «к позднему олигоцену должны были распространиться из Америки в Европу, а затем распространиться в Азию и далее распространиться в Европу, где появились линии черного грецкого ореха и ореха ореха». контакт и гибридизовались около 3,45 млн лет назад. В то время как грецкие орехи диверсифицировались в Азии и Новом Свете, они были потеряны из Европы во время плейстоценовых климатических колебаний, и в конечном итоге только недавно сформированная гибридная линия, которая дала начало J.regia выживает."
«Все наши анализы генома сошлись, чтобы предоставить недвусмысленные доказательства гибридизации корней как американского ореха (J. cinerea), так и персидского ореха (J. regia/J. sigillata)», - говорится в сообщении. авторы. «Наши результаты еще больше разрешают споры о происхождении американского ореха J. cinerea, который, как оказалось, является результатом массивной интрогрессии ядерных генов с участием американского черного ореха из-за заболачивания пыльцы иммигрировавшим азиатским орехом».
«Геномный мозаицизм как персидского ореха (включая J. sigillata), так и американского ореха J. cinerea свидетельствует о важности гибридизации на протяжении всей эволюции грецкого ореха», - говорят авторы..