Расшифрован геном яблок Honeycrisp для улучшения селекции

Исследователи из Корнеллского университета секвенировали геном яблони сорта Honeycrisp. Эта работа предоставляет ценный ресурс для понимания генетической основы важных хозяйственных признаков яблок и других плодовых деревьев, что может ускорить селекцию.

Экономическая и селекционная ценность

• Индустрия яблок в США оценивается в $23 млрд ежегодно.
• Honeycrisp — самый ценный сорт, приносящий производителям примерно вдвое больше дохода за фунт, чем следующий по ценности сорт Fuji.
• Благодаря таким признакам, как хрусткость, вкус, морозостойкость и устойчивость к парше, Honeycrisp использовался в качестве родительской формы для девяти новых сортов на рынке, включая Snapdragon, созданный в Корнеллском университете.

Проблемы выращивания

Несмотря на популярность, Honeycrisp — один из самых сложных в выращивании сортов:

• Деревья испытывают трудности с усвоением питательных веществ и требуют специальной программы управления питанием. Без этого развивается «зональный хлороз листьев» (пожелтение и скручивание из-за дисбаланса углеводов и питательных веществ).
• Плоды подвержены физиологическим расстройствам, таким как горькая ямчатость (из-за дисбаланса кальция), и грибковым инфекциям, например, горькой гнили.

Значение генома для селекции

«Если мы не знаем геном и гены Honeycrisp, то не можем целенаправленно отбирать и закреплять благоприятные признаки, а также устранять нежелательные в процессе селекции», — пояснил первый автор исследования Авайс Хан.

Технологический прорыв в секвенировании

• Геном яблони (впервые секвенированный у сорта Golden Delicious в 2010 г.) сложен, велик и гетерозиготен, содержит много повторов.
• В новом исследовании использовалась комбинация современных технологий: PacBio HiFi, Omni-C и Illumina, которые позволяют считывать длинные фрагменты ДНК непрерывно. Это устранило сложные задачи биоинформатической сборки, характерные для старых методов.
• Длинные чтения также позволили разделить диплоидный геном яблони (два набора хромосом от каждого родителя), что в будущем поможет дифференцировать генетический вклад каждого из них.
• Новый геном Honeycrisp покрывает 97% всех белок-кодирующих генов. Для сравнения, сборка генома Golden Delicious 2010 года покрывала только 68% генов.

Исследование опубликовано в журнале Gigabyte. Работа выполнена в сотрудничестве Корнеллского университета, Института биотехнологий ХадсонАльфа, Обернского университета и Исследовательской лаборатории плодовых деревьев USDA-ARS.