Расшифрован геном груши: новые данные для селекции и эволюционного анализа
Международная команда исследователей под руководством Нанкинского сельскохозяйственного университета и BGI впервые секвенировала геном груши, использовав комбинацию стратегии BAC-by-BAC и технологий секвенирования нового поколения. Результаты, опубликованные в Genome Research, предоставляют ценный ресурс для селекции и проливают свет на эволюцию генома.
Груша, одна из древнейших плодовых культур с историей возделывания более 3000 лет, предположительно возникла в третичный период (около 65 млн лет назад) на юго-западе Китая. Существует более 5000 сортов, которые делятся на две основные группы: европейские ("западные") и азиатские ("восточные") груши.
Высокая гетерозиготность груши представляет сложность для сборки генома. В этом исследовании был секвенирован и собран геном сорта P. bretschneideri Rehd. cv. Dangshansuli. Собранный размер генома составил около 512.0 Mb, содержащих 42 812 белок-кодирующих генов.
Исследователи идентифицировали повторяющиеся последовательности длиной 271.9 Mb, что составляет 53.1% генома груши. Сравнение с геномом яблони показало, что разница в размерах геномов в основном обусловлена разнообразием транспозонных элементов (TEs), в то время как генные области у обоих видов схожи.
Сравнительный геномный и эволюционный анализ показал, что груша, яблоня и земляника пережили древнее событие полногеномной дупликации (WGD) около 140 млн лет назад. Около 30–45 млн лет назад груша и яблоня пережили недавнее событие WGD. После этих двух событий груша и яблоня разошлись около 5.4–21.5 млн лет назад. Также было установлено, что девять предковых хромосом, ранее описанных для яблони, являются предками не только трибы Pyreae, но и всего семейства Rosaceae.
Расшифровка генома груши позволила исследовать механизмы важных биологических процессов:
- Образование каменистых клеток: идентифицировано 66 семейств генов, связанных с синтезом лигнина, включая гены HCT, C3'H и CCOMT.
- Самонесовместимость: предсказано шесть кандидатных генов SFB.
- Метаболизм сорбита: выявлены три семейства генов (S6PDH, SDH, SOT).
- Формирование аромата: установлено, что важную роль, вероятно, играет метаболизм α-линоленовой кислоты.
Чживэнь Ван, менеджер проекта BGI, отметил: "Стратегия BAC-by-BAC — отличный метод для сборки геномов с высокой гетерозиготностью. Секвенирование генома груши предоставляет бесценные данные для изучения эволюционной истории культур семейства Rosaceae. Наши усилия могут способствовать улучшению селекции и получению более вкусных груш".