Картирование материнских линий ароматного какао через хлоропластную ДНК

Исследователи из Национального университета Торибио Родригеса де Мендосы провели геномный анализ ароматного какао из северного Перу, выявив генетическое расхождение и эволюционные паттерны внутри Theobroma cacao.

Какао (Theobroma cacao) — глобально важная культура, но внутривидовые генетические связи остаются неразрешенными из-за ограниченных молекулярных данных. Традиционная классификация делит какао на типы Форастеро, Криолло и Тринитарио, но генетические исследования показывают, что популяции какао в Южной Америке не вписываются в эти категории. Ароматное какао — высокоценный сорт, признанный за свой уникальный вкусовой профиль, но его эволюционная история и генетическая структура не были полностью охарактеризованы.

Молекулярные маркеры, такие как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) и микросателлиты, использовались для изучения генетики какао, однако данные по геному хлоропластов остаются скудными. Геномы пластид дают представление о материнской линии и эволюционном расхождении, что делает их ценным инструментом для понимания генетической структуры и исторического развития ароматного какао.

В исследовании «Сравнительный анализ хлоропластных геномов Theobroma cacao из северного Перу», опубликованном в PLOS ONE, исследователи провели анализ генома хлоропластов для изучения генетической вариации, идентификации потенциальных маркеров линий и оценки времени дивергенции.

Семь генотипов ароматного какао были собраны в провинциях Багуа и Уткубамба на севере Перу, образцы депонированы в гербарии KUELAP. Размеры геномов варьировались от 160 589 до 160 727 пар оснований с содержанием GC 36,9%. Сравнительный анализ выявил наличие гена infA во всех образцах ароматного какао — особенность, отсутствующая в ранее опубликованных геномах T. cacao.

Филогенетический анализ выявил три различные генетические группы среди линий ароматного какао:

• Один кластер совпал с сортами Тринитарио и Криолло.
• Другой — с Форастеро из Нижней Амазонии.
• Третий был связан с генетическими группами Насьональ и Курарай.

Значительная вариация в гене ycf1 предполагает его полезность для различения линий ароматного какао.

Оценки времени дивергенции показывают, что Theobroma cacao и Theobroma grandiflorum имели общего предка ~10,11 млн лет назад, а Theobroma cacao дивергировал около 7,55 млн лет назад. Популяции ароматного какао, вероятно, диверсифицировались в течение плейстоцена (~0,31 до 1,82 млн лет назад).

Результаты дают новое представление о генетической структуре и эволюционной истории ароматного какао. Идентификация специфичных для линии маркеров, таких как ycf1, может помочь в программах селекции, усилиях по сохранению и генетической классификации Theobroma cacao.