Новые геномные данные раскрывают удивительное двустороннее путешествие яблока по Шёлковому пути

Исследователи из Boyce Thompson Institute (BTI) раскрыли новые детали эволюционной истории яблока. Публикация в Nature Communications показывает, как генетический обмен по Шёлковому пути привёл к появлению современного культурного яблока Malus domestica.

Учёные секвенировали и сравнили геномы 117 различных образцов яблок, включая M. domestica и 23 диких вида из Северной Америки, Европы, Восточной и Центральной Азии.

История двух путей

Исследование уточнило происхождение домашнего яблока. «Мы сузили происхождение одомашненного яблока от очень обширной Центральной Азии до района Казахстана к западу от гор Тянь-Шань», — пояснил профессор BTI и ведущий автор Чжанцзюнь Фэй.

Ключевое открытие — выявление двух основных эволюционных маршрутов:

• Западный путь: Malus domestica произошло от центральноазиатской дикой яблони Malus sieversii, с вкладом диких яблонь (например, европейской Malus sylvestris) по мере продвижения на запад в Европу.
• Восточный путь: Первые одомашненные яблоки также путешествовали на восток, скрещиваясь с местными дикими видами, что дало предков современных мягких десертных яблок Китая.

Дикая M. sieversii, растущая к востоку от Тянь-Шаня (Синьцзян, Китай), оставалась изолированной и не использовалась в селекции. Соавтор Ян Бай назвал её «скрытым сокровищем для селекционеров».

Вклад кислой дикой яблони

Исследование показало, что M. sylvestris так значительно повлияла на геном, что современное яблоко генетически ближе к этой кислой дикой яблоне, чем к своему предку M. sieversii.

«Плоды Malus sieversii обычно намного крупнее других диких яблок. Они также мягкие и имеют очень простой вкус, который людям не очень нравится», — отметил Бай.

Гибридизация с M. sylvestris и последующий отбор дали яблоки с более сбалансированным содержанием сахара и органических кислот, хрустящей текстурой и увеличенным сроком хранения.

Эволюция размера: необычный случай

В отличие от большинства культур (где дикий предок имеет мелкие плоды), одомашнивание яблока началось с плодов среднего и крупного размера (M. sieversii). «У него большой потенциал для дальнейшего увеличения размера плода в селекционных программах», — утверждает Бай.

Анализ выявил два этапа увеличения размера: один до, а другой после одомашнивания. Исследователи смогли идентифицировать несколько генетических маркеров, связанных с увеличением размера плода.

Помощь для селекционеров

Сложность селекции яблок связана с перекрёстным опылением и долгим периодом роста. Новое исследование предоставляет ценные инструменты.

«Геномные регионы и гены-кандидаты, находившиеся под действием отбора по определённому признаку, будут очень полезны и вдохновляющи для селекционеров», — заявил Фэй. Это улучшит скорость и точность «маркер-опосредованной селекции» для таких признаков, как устойчивость к болезням, лёжкость, вкус и размер.

На вопрос, насколько большим может стать яблоко в результате селекции, Ян Бай ответил: «Ну, в моём буйном воображении, возможно, однажды оно станет размером с арбуз».