Генетическая архитектура множества коррелированных признаков священного лотоса впервые картирована

Священный лотус (Nelumbo nucifera) обладает поразительным разнообразием цветочных признаков, особенно числа лепестков, цвета и типа цветка. Ранее молекулярные механизмы изучались для отдельных признаков, но систематическое исследование генетической архитектуры множества коррелированных признаков в популяции с помощью полногеномного ассоциативного исследования (GWAS) для лотоса не проводилось.

Учёные из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук провели GWAS, используя данные полногеномного ресеквенирования и высокоплотных маркеров однонуклеотидного полиморфизма (SNP) для 88 культиваров лотоса. Были изучены 12 хорошо задокументированных садоводческих признаков, полученных в одинаковых условиях.

Результаты исследования:

• Выявлено 149 кандидатных генов, связанных с развитием и окраской цветочных органов, а также размером растения. Среди них — несколько плейотропных генов (например, NnKUP2), связанных с SNP, значимо ассоциированными с вариациями признаков.
• Обнаружен геномный вариант длиной 2.75 т.п.н. (присутствие/отсутствие фрагмента), который значительно влияет на формирование махровых цветков и лепестковидности тычинок у лотоса. Этот фрагмент содержит семь транспозонов (включая три MITE) и две области связывания малых РНК. Он влияет на экспрессию соседнего гена (PRF, Petaloid-Related Formation).
• Значимая ассоциация этого варианта с типом цветка и лепестковидностью тычинок была подтверждена при повторном анализе 136 образцов из другого опубликованного исследования.

Работа даёт представление о генетических вариантах, лежащих в основе замечательного разнообразия сложных признаков цветка лотоса.

Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Plant Science под названием "Genome-wide association study of traits in sacred lotus uncovers MITE-associated variants underlying stamen petaloid and petal number variations".