科學(xué)家組裝栽培番茄及其野生近緣種的泛基因組
由博伊斯湯普森植物研究所和美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組創(chuàng)建了一個(gè)泛基因組,捕獲725種栽培和野生番茄的所有遺傳信息,建立了有望提供幫助的資源育種者開發(fā)更多美味和可持續(xù)的品種。該研究小組發(fā)現(xiàn)了4,873個(gè)新基因,并確定了一種罕見的基因,可以使番茄變得更美味。
西紅柿是最常吃的蔬菜之一 - 盡管它們實(shí)際上是植物性水果 - 全球年產(chǎn)量為1.82億噸,價(jià)值超過600億美元。
2017年美國(guó)西紅柿消費(fèi)量為9.2千克(20.3磅),另外還有33.2千克(73.3磅)的人工食用西紅柿。它們是僅次于馬鈴薯的美國(guó)消費(fèi)量第二大的蔬菜。
雖然栽培番茄具有廣泛的物理和代謝變異,但在其馴化和繁殖過程中存在幾個(gè)嚴(yán)重的瓶頸。這意味著今天的西紅柿具有狹窄的遺傳基礎(chǔ)。
番茄泛基因組有助于確定超出參考的其他基因可用于作物育種和改良。它包括來自725種不同栽培和密切相關(guān)的野生番茄的所有基因,揭示了原始參考基因組中缺失的4,873個(gè)基因。
“泛基因組基本上提供了參考基因組中不存在的其他基因庫。育種者可以探索泛基因組中感興趣的基因,并可能選擇它們進(jìn)行進(jìn)一步育種以改善其番茄,“聯(lián)合主要作者,博士湯普森植物研究所和美國(guó)研究員Zhangjun Fei博士說。農(nóng)業(yè)部 - 農(nóng)業(yè)研究局。
“構(gòu)建這種泛基因組最重要的發(fā)現(xiàn)之一是標(biāo)記為TomLoxC的罕見基因形式,其DNA基因啟動(dòng)子的版本大多不同,”共同主要作者James Giovannoni博士補(bǔ)充道,他是一名分子生物學(xué)家。博伊斯湯普森植物研究所和美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局。
“該基因通過催化許多與脂質(zhì)有關(guān)的揮發(fā)物的生物合成來影響水果的味道 - 這些化合物容易蒸發(fā)并有助于香氣。”
此外,研究人員發(fā)現(xiàn)了TomLoxC的一個(gè)新角色 - 它促進(jìn)了一組類胡蘿卜素的產(chǎn)生,這些類胡蘿卜素作為信號(hào)分子起作用,影響植物的各種反應(yīng),包括環(huán)境脅迫。該化合物還具有多種花香和水果氣味,這些氣味在番茄味道中很重要。
只有2%的老齡或傳家寶栽培的大型番茄品種中發(fā)現(xiàn)了稀有版本的TomLoxC,盡管該品種存在于91%的葡萄干大小的野生番茄中,主要是茄子(Solanum pimpinellifolium),這是栽培番茄的野生前身。它在新品種中變得越來越普遍。
Giovannoni博士說:“在西紅柿馴化早期,似乎存在強(qiáng)烈的選擇壓力或者至少?zèng)]有選擇存在這種版本的TomLoxC。”
“這種形式在現(xiàn)代西紅柿中流行的增加可能反映了育種者對(duì)改善風(fēng)味的新興趣。”
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