Крупные хромосомные перестройки — ключ к одомашниванию банана

Бананы — одна из важнейших продовольственных культур тропиков. Современное коммерческое производство сильно зависит от одного триплоидного (имеющего три набора хромосом) сорта — Кавендиш, на который приходится более половины мирового урожая. Его генетическое единообразие и стерильность (плоды не имеют семян) делают его уязвимым для болезней, таких как панамская болезнь.

Сложный для изучения геном

Геном банана сорта Кавендиш долгое время было трудно секвенировать из-за его триплоидности, отсутствия полового размножения и, как следствие, генетической идентичности всех растений. Его происхождение связано с несколькими подвидами Musa acuminata, которые разошлись в разных регионах Юго-Восточной Азии.

Открытие хромосомной перестройки

Используя технологии секвенирования нового поколения, биоинформатики, ПЦР и визуализации хромосом, исследователи под руководством Анжелик Д'Он из французского исследовательского института CIRAD впервые идентифицировали крупную обменную перестройку (транслокацию) между регионами на хромосомах 1 и 4. Эта перестройка препятствует правильной рекомбинации (перетасовке) ДНК у потомства.

Ключевая роль в одомашнивании

Было обнаружено, что перестроенная хромосома предпочтительно передается потомству. Эта структура была найдена у половины протестированных подгрупп триплоидных сортов, что указывает на её существенный вклад в формирование культурных бананов.

«Важно, что эта структура была обнаружена в подгруппе десертных бананов Кавендиш, которая представляет более половины мирового производства бананов, — сказала Д'Он. — Это, должно быть, было важным фактором, снижающим фертильность и способствующим формированию триплоидных сортов, а значит, и одомашниванию банана».

Триплоидность приводит к большей жизнеспособности растений, более крупным плодам и высокой стерильности, что обеспечивает полное отсутствие семян в плодах — ключевое потребительское качество.

Перспективы для селекции

Это открытие можно использовать в селекционных программах для борьбы с панамской болезнью. Понимание структуры генома позволит управлять рекомбинацией в перестроенных регионах, выбирая оптимальные родительские комбинации для закрепления нужных признаков.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.