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番茄的野生祖先是植物育种者的基因组库

几千年前,南美洲的人们开始驯化羽衣甘蓝,这是一种杂草丛生的植物,果实小而味浓。随着时间的流逝,植物进化为现代栽培番茄番茄。尽管与野生祖先相比,当今的西红柿更大且更易于种植,但它们对疾病和环境压力(如干旱和盐渍土壤)的抵抗力也较弱。

由张俊飞领导的博伊斯·汤普森研究所的研究人员创建了高质量的滨崎病链球菌参考基因组,并发现了构成水果风味,大小和成熟,抗逆性和抗病性的基因组部分。研究结果于11月16日发表在《自然通讯》上。

Fei说:“该参考基因组将使研究人员和植物育种者能够改善番茄的果实品质和胁迫耐受性等特性,例如,通过帮助他们在现代番茄中发现新基因以及从S中重新引入基因。随着时间的流逝,褐变链霉菌被驯化而失去的pimpinellifolium。”

Fei是该论文的BTI教员和共同通讯作者,同时也是康奈尔大学综合植物科学学院(SIPS)的兼职教授。

尽管其他小组以前曾对过平菇链球菌进行过测序,但费飞表示,这个参考基因组更加完整和准确,这在一定程度上要归功于能够读取非常长的DNA片段的尖端测序技术。

Fei实验室的博士后科学家,论文的共同通讯作者Shan Wu说:“读取短片段DNA的较旧的测序技术可以识别单碱基水平的突变。” “但是他们并不擅长寻找结构变异,例如大块DNA的插入,缺失,倒置或重复。”

现代栽培番茄的野生祖先-茄果(Solanum pimpinellifolium)的果实大约相当于蓝莓的大小。图片来源:Scott Peacock和CM Rick番茄遗传资源中心。

“西红柿的许多已知特性是由结构变异引起的,所以这就是我们专注于它们的原因,”费说。“结构变体也被研究不足,因为它们更难以识别。”

Fei的研究小组比较了他们的平果链球菌参比基因组与栽培的番茄(称为亨氏1706)的基因组,发现了超过92,000个结构变异。

研究人员随后对番茄全基因组进行了梳理,该数据库包含超过725种栽培的且密切相关的野生番茄的基因组,并发现了与许多重要性状有关的结构变异。例如,现代栽培的西红柿具有一些基因组缺失,从而降低了其番茄红素的含量,具有营养价值的红色色素,以及一种插入物,降低了其蔗糖含量。

BTI教授和该研究的合著者Jim Giovannoni指出,许多消费者对现代生产番茄的质量和风味感到失望,因为过去的育种努力在性能和产量上都忽略了这些特性。

佐伊·普芬妮叶草的基因组中捕获的其他遗传多样性的鉴定,为育种者提供了将这些重要特征中的一些带回购置番茄的机会,”同时也是SIPS的兼职教授和美国科学家的Giovannoni说。农业部农业研究处。

研究人员发现了植物育种者可能感兴趣的许多其他结构变异,包括许多抗病基因以及与果实大小,成熟,荷尔蒙调节,新陈代谢以及花朵,种子和叶片发育有关的基因的变异。

该小组还发现了与调节果皮脂质生物合成中涉及的基因表达相关的结构变异,这可能有助于改善果实的收获后性能。

Fei说:“在番茄驯化过程中失去了太多的遗传多样性。” “这些数据可以帮助恢复某些多样性,并导致番茄的味道更好,更有营养,更有韧性。”

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