Первые референсные геномы декоративного и розового банана на уровне хромосом

Род Musa, включающий около 70 травянистых видов, распространен в тропических и субтропических регионах Азии и Океании. Он известен как одна из важнейших продовольственных культур и популярных декоративных растений.

Несмотря на прогресс в технологиях секвенирования третьего поколения, геномных ресурсов для культивируемых бананов, их диких родственников и декоративных видов Musa по-прежнему не хватает, что сдерживает селекцию.

Musa ornata (Mo) и Musa velutina (Mv) относятся к секции Musa семейства Musaceae. Они близкородственны Musa acuminata, произрастают в Бангладеш, Мьянме и на северо-востоке Индии. Эти виды широко культивируются как декоративные растения, а их плоды употребляются в пищу.

В данном исследовании были получены сборки геномов Mo и Mv на уровне хромосом с использованием длинных ридов Oxford Nanopore и Hi-C ридов. Геномы собраны в 11 псевдохромосом размером 427.85 Мб (Mo) и 478.10 Мб (Mv) соответственно.

Повторяющиеся последовательности составили 46.70% (Mo) и 50.91% (Mv) от общего размера геномов. Оценка качества подтвердила:

• Континуальность: LAI 13.68 (Mo) и 16.81 (Mv).
• Точность: процент картирования Illumina-ридов 95.55% (Mo) и 94.29% (Mv).
• Полноту: BUSCO 98.08% (Mo) и 98.51% (Mv).

Предсказано 39 177 (Mo) и 31 256 (Mv) высоконадежных белок-кодирующих генов. На хромосоме 04 Mo обнаружены крупные инверсии и транслокации по сравнению с Musa acuminata и Mv.

Анализ дифференциально экспрессируемых генов (DEG) и обогащения Gene Ontology (GO) показал, что гены с повышенной экспрессией в зрелом перикарпе Mv связаны в основном с метаболизмом сахаридов, особенно в клеточной стенке и внеклеточной области.

Кроме того, выявлены несколько генов полигалактуроназы (PG), экспрессия которых в зрелом перикарпе Mv выше, чем в других тканях. Это может объяснять растрескивание перикарпа (дегисценцию). Также идентифицированы гены, связанные с биосинтезом антоцианов.

Таким образом, сборки геномов Mo и Mv на уровне хромосом дают ценное представление о механизмах дегисценции перикарпа и биосинтеза антоцианов у банана, что внесет значительный вклад в будущие генетические и молекулярные селекционные программы.

Статья "Chromosome-level genome assemblies of Musa ornata and Musa velutina provide insights into pericarp dehiscence and anthocyanin biosynthesis in banana" опубликована в журнале Horticulture Research.