Исследование генома дыни выявило недавние последствия селекции
Первое комплексное геномное исследование 7 сортов дыни провела группа учёных под руководством Жозепа Касакуберты, Жорди Гарсии-Маса и Себастьяна Рамос-Онсинса. Работа даёт селекционерам новые знания для понимания фенотипической изменчивости и повышения качества растений. Результаты опубликованы в онлайн-версии журнала Molecular Biology and Evolution.
Исследователи стремились сократить разрыв между генетическими знаниями о дыне и пониманием важных признаков, таких как вкус, размер и водопотребление.
Это первый всесторонний анализ генетического разнообразия дыни. В нём описано более 4.3 миллиона однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), а также значительное число структурных вариантов: делеций, инверсий, дупликаций и перемещений мобильных элементов. Команда доказала, что наиболее культивируемые и селекционированные линии демонстрируют наименьшее разнообразие, а дикие дыни — наибольшее. Аналогичные исследования кукурузы, риса и сои показали, что у самых одомашненных сортов наименьшая генетическая изменчивость.
Исследование также подробно раскрыло геномную архитектуру дыни ("мелономика"). В целом обнаружено 902 гена, которые могут быть затронуты структурными вариациями ДНК, включая 53 гена, потенциально вовлечённые в:
- устойчивость к болезням (29),
- метаболизм клеточной стенки (10),
- метаболизм летучих ароматических веществ (9),
- метаболизм сахаров (4),
- биосинтез каротиноидов (1).
Мобильные элементы (транспозоны) были очень активны в недавней эволюции дыни. В работе описаны случаи вставок транспозонов, которые могут быть связаны с изменчивостью важных агрономических признаков даже между двумя близкородственными элитными линиями.
Геном дыни в целом эволюционировал под действием отрицательного эволюционного отбора, удалявшего вредные признаки для повышения приспособленности и адаптации.
"Это исследование раскрывает высокую пластичность генома дыни и прокладывает путь для будущего анализа целей селекции, таких как повышение качества плодов или устойчивости к вредителям и болезням. В более широкой перспективе подобные исследования необходимы для выведения новых сортов растений, способных ответить на вызовы в сельском хозяйстве, включая рост населения, нехватку земли и воды, а также будущее влияние изменения климата", — заявил Касакуберта.