За гранью корки: новые геномные данные об эволюции, качестве и устойчивости арбуза

Арбуз — глобально значимая сельскохозяйственная культура как по объёму производства, так и по экономической ценности.

Учёные из Boyce Thompson Institute создали всеобъемлющий «супер-пангеном» для арбуза и его диких родственников, обнаружив полезные гены, утраченные в процессе одомашнивания. Эти гены могут улучшить устойчивость к болезням и качество плодов этой важной культуры.

«Мы стремились глубже изучить генетические вариации, которые делают арбузы такими разнообразными и уникальными», — заявил ведущий автор исследования профессор Чжанцзюнь Фэй. «Наши результаты не только дают представление об эволюционном пути арбузов, но и имеют важное значение для селекции и устойчивости к болезням».

Супер-пангеном арбуза был построен с использованием референсных геномных последовательностей и данных повторного секвенирования генома 547 образцов арбуза, охватывающих четыре вида: культурный арбуз (Citrullus lanatus) и его диких родственников C. mucosospermus, C. amarus и C. colocynthis.

Анализ супер-пангенома показал, что многие гены устойчивости к болезням, присутствующие у диких видов, были утрачены в процессе одомашнивания, когда ранние фермеры отбирали растения по признакам качества плодов, таким как сладость, цвет мякоти и толщина корки. «Эти полезные гены можно вернуть в современные сорта для выведения более устойчивых разновидностей арбуза», — отметил Фэй.

Ключевым открытием исследования, недавно опубликованного в Plant Biotechnology Journal, стало выявление тандемной дупликации гена сахарного транспортера ClTST2, которая усиливает накопление сахара и сладость плодов у культурного арбуза. Этот генетический вариант был редок у диких арбузов, но был отобран в процессе одомашнивания.

«Супер-пангеном предоставляет ценную генетическую основу для селекционеров и исследователей, чтобы улучшить культурный арбуз», — сказал Фэй. «Понимая генетический состав и эволюционные закономерности арбузов, мы можем выводить сорта с повышенной урожайностью, увеличенной устойчивостью к болезням и улучшенной адаптивностью».