Раскрытие генетического потенциала яблони и груши: успехи в жизнеспособности межродовых гибридов и отборе признаков

Подсемейство Pomoideae включает ценные семечковые культуры, такие как яблоки и груши. Их генетическое разнообразие критически важно для улучшения плодовых культур. Современные исследования добились успехов в межродовой гибридизации для объединения таких признаков, как вкус и устойчивость к болезням, но этому мешают проблемы с жизнеспособностью гибридов.

Первые успехи, такие как гибрид Цвинтшера, ограничены низкой выживаемостью потомства, особенно когда груша используется в качестве материнского растения. В связи с этими трудностями существует насущная потребность в создании жизнеспособных межродовых гибридов яблони и груши, способных к долгосрочному выживанию и плодовитости.

В октябре 2022 года Horticulture Research опубликовал перспективную статью "Молекулярная характеристика межродовых гибридов между Malus и Pyrus".

В этом исследовании ученые использовали анализ микросателлитных маркеров (SSR), высокоразрешающий анализ плавления (HRM) и генотипирование с помощью SNP-чипа для всестороннего анализа межродовых гибридов яблони и груши. SSR-генотипирование по 34 маркерам выявило 21 и 30 информативных маркеров в двух разных популяциях, подтвердив, что гибрид Цвинтшера является истинным межродовым гибридом F1.

Гибриды сгруппировались между родительскими группами яблони и груши, а потомство F2 было ближе к яблоне. Аналогично, HRM-анализ 155 маркеров выявил 39 информативных маркеров, подтвердив гибридную природу пяти потомков гибрида Цвинтшера F2. Генотипирование с помощью Infinium II 9 K SNP-чипа показало 1090 полиморфных SNP яблони в потомстве CO, при этом гибриды заняли промежуточное положение между родительскими кластерами.

Анализ SSR и HRM выявил высокую степень генетического разнообразия в этих популяциях, что было подтверждено данными SNP. Метаболомный анализ дополнил генетические оценки, изучив накопление метаболитов. Гибрид Цвинтшера и его потомство F2 накапливали метаболиты обоих родительских видов, с более высокой концентрацией яблочного флоридзина. Эта тенденция сохранилась в популяциях CO и PFR, также в пользу признаков яблони.

Наконец, оценка устойчивости к бактериальному ожогу показала, что все гибриды CO обладали устойчивостью, с заметным улучшением по сравнению с родителем-яблоней. Потомство P26A19 демонстрировало разную степень устойчивости: P26A19 4 показал высокую устойчивость, сходную с грушей-родителем, а P26A19 3 был восприимчив, как яблоня-родитель.

Таким образом, это исследование успешно применило сравнительные геномные подходы для различения генетических вариаций у гибридов Malus и Pyrus и их потомства F2, подтвердив эффективность SSR, HRM, SNP-чипа и метаболомики как инструментов для подтверждения гибридизации.

Исследование также изучило специфические метаболитные профили и устойчивость к бактериальному ожогу, заложив основу для маркер-опосредованной селекции. Эти достижения обещают ускорить создание новых сортов плодов с улучшенными качествами как для производителей, так и для потребителей.