Расшифрованы геномы тыкв, раскрывающие необычную эволюционную историю

Учёные из Института Бойса Томпсона (BTI) и Национального инженерного исследовательского центра овощей в Пекине секвенировали геномы двух важных видов тыквы: Cucurbita maxima и Cucurbita moschata. Результаты опубликованы в октябрьском выпуске журнала Molecular Plant.

Тыквы являются основным продуктом питания во многих развивающихся странах и выращиваются по всему миру. Более двух третей мирового производства тыкв, кабачков и горлянок приходится на Азию.

Исследователи секвенировали два вида, чтобы понять их контрастные ценные признаки:

• C. moschata известна устойчивостью к болезням и стрессам (экстремальные температуры).
• C. maxima известна лучшим качеством и питательностью плодов.

Гибрид этих видов, называемый 'Шинтоза', обладает ещё большей стрессоустойчивостью, чем C. moschata, и часто используется в качестве подвоя для других бахчевых культур (арбуз, огурец, дыня).

Высококачественные последовательности геномов — важный ресурс для исследований и селекции. Они позволят идентифицировать гены, связанные с желательными признаками, и ускорить выведение сортов, устойчивых к болезням (фузариозное увядание, мучнистая роса) или с повышенным содержанием каротиноидов.

Анализ геномов также раскрыл необычную эволюционную историю рода Cucurbita. Тыквы имеют большие геномы с 20 парами хромосом (для сравнения: у арбуза — 11, у огурца — 7). Исследование показало, что геном тыквы является палеотетраплоидом — результатом слияния двух древних геномов.

Ключевое открытие: между 3 и 20 миллионами лет назад два разных предковых вида объединили свои геномы, создав аллотетраплоид (новый вид с четырьмя наборами хромосом от двух разных видов). В процессе последующей диплоидизации дублированные гены терялись случайным образом из обоих contributed геномов, а структура хромосом предков осталась в основном intact. В результате современная тыква имеет два субгенома, представляющих древние виды-предшественники.

"Мы были рады обнаружить, что два современных субгенома тыквы в значительной степени сохраняют структуру хромосом двух progenitors, несмотря на то, что делят одно ядро как минимум три миллиона лет", — сказал Шань У, первый автор статьи.

Расшифровка геномов открывает новые возможности для селекции тыкв с целью улучшения питания миллионов людей по всему миру.