Секвениран геном на тиквата разкрива необикновена еволюционна история

Тиквите се използват като основна храна в много развиващи се страни и се консумират по целия свят. Учените от САЩ и Китай са секвенирали геномите на два икономически важни вида тиква – Бяла тиква (Cucurbita maxima) и Цигулка (Cucurbita moschata), като резултатите са публикувани в октомврийския брой на списание “Molecular Plant”.

Изследователите секвенирали двата вида тикви, за да разберат по-добре различните им желани качества: Cucurbita moschata е известна със своята устойчивост към болести и стрес, като екстремни температури, докато C. maxima е по-известна с качеството на плодовете.

Освен това е изследван и хибридът на тези два вида, наречен „Shintosa“, които показва още по-голяма стрес толерантност от C. moschata и често се използва като подложка за други култури от семейство Тиквови, като диня, краставица и пъпеш.

След като се дешифрират, геномните последователности са важен източник за по-нататъшни научни изследвания и селекция на тиквите. Чрез анализиране на геномите, изследователите ще могат да идентифицират много гени, свързани с желаните качаства на тиквата, и да разберат по-добре генетиката зад екстремния фенотип на хибрид „Shintosa“.

В света на тиквите това означава по-бърза селекция за устойчивост към болести като фузариум или брашнеста мана или увеличено производството на каротеноиди (оранжевите пигменти, свързани със здравето на очите).

Докато крайната цел при секвениране на генома е да могат да се свържат специфични гени с белезите, които те контролират, резултатите от секвенционирането на тиква разкриват интересна еволюционна история за видовете Cucurbita.

Тиквите имат големи геноми с 20 двойки хромозоми в сравнение с диня -11 или краставица -7. Това е първото доказателство, че геномът на тиква се е увеличил преди много време. Чрез сравняване на последователностите на генома на Curcurbita с тези на други от семейство Тиквови, изследователите откриха, че генома на тиквите всъщност е комбинация от два древни генома, което го прави палеотетраплоид.

Въпреки, че тиквата днес се смята за диплоидна, което означава, че има само две копия от всяка хромозома, анализът на геномната последователност разкри, че преди между 3-20 милиона години два различни родителски вида съчетават своите геноми, за да създадат алотетраплоид – нов вид с четири (тетра) копия на всяка хромозома, от два различни (ало-) вида.

Обикновено след формирането на алотетраплоид, геномът претърпява намаляване и загуба на гени, като евентуално превръща новия вид обратно в диплоид. Понякога един от геномите доминира над останалите, като запазва повече гени, феномен, наблюдаван при царевицата и памука.

Интересно е, че при тиквите това не е така. Древният алотетраплоид на тиквата губи дублираните си гени на случаен принцип и от двата диплоида. Освен това хромозомата на родителите е останала до голяма степен непокътната, оставяйки съвременната тиква с два субгенома, представляващи древните видове, които са допринесли за палеотетраплоида.

Honghe Sun et al, Karyotype Stability and Unbiased Fractionation in the Paleo-Allotetraploid Cucurbita Genomes, Molecular Plant (2017). DOI: 10.1016/j.molp.2017.09.003

Източник: Phys.org

Share on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedInPrint this page