Расшифровка генома вишни «Монморанси»: эволюция Prunus и улучшение селекции

Вишня обыкновенная (Prunus cerasus L.) — ценный плод умеренного пояса, известный своим кисло-сладким вкусом. Она принадлежит к экономически важному семейству Rosaceae и является аллотетраплоидом (2n = 4x = 32), возникшим в результате гибридизации Prunus fruticosa и Prunus avium.

Отсутствие публичной последовательности генома сдерживало генетические исследования. В мае 2023 года в Horticulture Research была опубликована работа «Genome of tetraploid sour cherry (Prunus cerasus L.) 'Montmorency' identifies three distinct ancestral Prunus genomes».

Методы и результаты:

  • Сборка генома: Геном сорта «Монморанси» был собран с помощью комбинации секвенирования PacBio и Illumina, а затем картирован с использованием Hi-C.

  • Неожиданная структура: Вместо ожидаемых двух гаплотипов анализ выявил 24 группы сцепления, которые были разделены на три различных набора хромосом: A, A' и B. Это указывает на тригеномную структуру AA'BB.

  • Происхождение: Субгеномы A и A' оказались родственны P. fruticosa, а субгеном B — P. avium.

  • Аннотация генов: Было предсказано 92 783 белок-кодирующих гена. Аннотация показала высокое качество (оценки BUSCO).

  • Геном предка: Также был собран черновой геном P. fruticosa, подтвердивший его аллотетраплоидную природу.

  • Ключевые гены:

    • Проанализированы гены Dormancy-Associated MADS-box (DAM), важные для покоя и цветения. В «Монморанси» идентифицированы три полных гаплотипа DAM1–DAM6.
    • Обнаружены четыре S-аллеля, связанных с самонесовместимостью. Один из аллелей «Монморанси» (S36) вероятно, унаследован от предка P. fruticosa.

  • Время гибридизации: Событие гибридизации, приведшее к появлению P. cerasus, произошло менее 1.61 миллиона лет назад.

Вывод:

Исследование предоставляет первую сборку генома вишни «Монморанси» на уровне хромосом, раскрывая её сложное тригеномное происхождение. Аннотация ключевых генов (DAM, S-аллели) и сборка генома предка (P. fruticosa) углубляют понимание эволюции Prunus и открывают новые возможности для селекции, направленной на улучшение хозяйственных признаков.

2023-10-30