科学家组装栽培番茄及其野生近缘植物的全基因组

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:104 /
内容摘要:
由博伊斯·汤普森植物研究所和美国农业部农业研究服务局领导的一个国际研究团队创建了一个泛基因组,捕捉了725个栽培和野生番茄的所有遗传信息,建立了一个资源,有望帮助育种者开发更美味和可持续的品种。研究小组发现了4873个新基因,并发现了一种罕见的能让西红柿更美味的基因。 Gao等人......

由博伊斯·汤普森植物研究所和美国农业部农业研究服务局领导的一个国际研究团队创建了一个泛基因组,捕捉了725个栽培和野生番茄的所有遗传信息,建立了一个资源,有望帮助育种者开发更美味和可持续的品种。研究小组发现了4873个新基因,并发现了一种罕见的能让西红柿更美味的基因。

Gao et al present a tomato pan-genome constructed using genome sequences of 725 phylogenetically and geographically representative accessions, revealing 4,873 genes absent from the reference genome. Image credit: Hans Braxmeier.

Gao等人利用725份系统发育和地理代表性材料的基因组序列构建了番茄全基因组,揭示了参考基因组中缺失的4,873个基因。影像学分:汉斯·布拉克迈尔。

西红柿是吃得最多的蔬菜之一& # 8212;尽管它们实际上是植物学上的水果。全球年产量为1.82亿吨,价值超过600亿美元。

2017年,美国人均新鲜番茄消费量为9.2公斤(20.3磅),加上每人额外食用的加工番茄33.2公斤(73.3磅)。它们是仅次于土豆的美国第二大消费蔬菜。

尽管栽培番茄具有广泛的物理和代谢变异,但在其驯化和育种过程中存在几个严重的瓶颈。这意味着今天的西红柿遗传基础狭窄。

番茄全基因组有助于识别参考基因之外还有哪些基因可用于作物育种和改良。它包括来自725个不同栽培和密切相关的野生番茄的所有基因,揭示了原始参考基因组中缺失的4873个基因。

“泛基因组本质上提供了一个参考基因组中不存在的额外基因库。育种者可以探索感兴趣基因的全基因组,并有可能在他们进一步育种时为他们选择,以改善他们的番茄,”合著者张钧·费博士说,他是博伊斯·汤普森植物研究所和美国农业部农业研究服务局的研究员。

“构建这个泛基因组最重要的发现之一是一种罕见的标记为TomLoxC的基因形式,其DNA基因启动子的版本差异最大,”合著者詹姆斯·乔万诺尼博士补充道,他是博伊斯·汤普森植物研究所和美国农业部农业研究服务局的分子生物学家。

“该基因通过催化许多脂质相关挥发物的生物合成来影响水果风味& # 8212;容易蒸发并产生香气的化合物。”

此外,研究人员发现了TomLoxC的新角色。它有助于产生一组罗布麻类胡萝卜素,作为信号分子影响植物的各种反应,包括环境胁迫。这些化合物还具有各种花香和水果味,对番茄的味道很重要。

罕见版本的TomLoxC仅在2%的古老或传家宝栽培的大番茄品种中发现,尽管该版本存在于91%的醋栗大小的野生番茄中,主要是栽培番茄的野生前身茄。它在新品种中变得越来越普遍。

乔瓦尼诺尼博士说:“在番茄驯化的早期,这种版本的TomLoxC的存在似乎受到了强大的选择压力,或者至少没有选择。

“这种形式在现代番茄中流行的增加可能反映了育种者对改善风味的新兴趣。"

研究结果发表在《自然遗传学》杂志上。

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高磊等人的番茄全基因组揭示了新的基因和一种罕见的调节水果风味的等位基因。《自然遗传学》,2019年5月13日在线发表;doi:10.1038/s 14588-019-0410-2


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