Пангеном и панфенотип баклажана раскрывают разнообразие и потенциал адаптации

Международное исследовательское сотрудничество, включая INRAE, опубликовало полный набор генов (пангеном) и агрономических признаков (панфенотип) баклажана. Помимо генома, эта комплексная коллекция включает все известные генетические вариации внутри вида, в том числе отвечающие за такие признаки, как развитие шипов.

Исследование

Используя глобальную коллекцию из более чем 3400 культивируемых и диких сортов баклажана, исследователи выявили более 20 000 семейств генов и 218 агрономических признаков, включая устойчивость к грибковому увяданию и антиоксидантную способность. Набор данных находится в свободном доступе и предоставляет ценные ресурсы для селекционеров, стремящихся разработать индивидуальные сорта, адаптированные к местным условиям и продолжающемуся изменению климата. Результаты были опубликованы в Nature Communications.

Уникальность генов

Внутри вида каждый индивид обладает уникальным набором генов, определяющих его специфические признаки. У человека, например, многочисленные генетические вариации отвечают за различия в цвете глаз и волос.

Пангеном

Пангеном представляет собой полный набор генов внутри вида, включая все возможные вариации среди особей. В таких культурах, как баклажан, эти вариации являются результатом тысяч лет селекции человеком.

Исследование коллекции

Более восьми лет исследователи изучали глобальную коллекцию из более чем 3400 культивируемых сортов баклажана и их диких родственников. Эта коллекция включала как современные, так и древние культивируемые сорта, ландрасы и дикие виды. Почти 700 из этих сортов были получены из Центра биологических ресурсов растений INRAE в Авиньоне.

Эта обширная коллекция позволила проследить историю одомашнивания и миграции баклажана по всему миру. Затем команда провела полевые исследования, чтобы выявить гены, ответственные за ключевые агрономические признаки среди различных сортов.

Результаты исследования

Исследовательская группа изучила 368 сортов баклажана, представляющих глобальное разнообразие этого вида, а также два его диких предка: Solanum insanum и Solanum incanum. Исследователи секвенировали геном каждого из этих сортов и изучили 218 агрономических признаков в полевых условиях, включая устойчивость к засухе и болезням, а также состав плодов.

Полевые испытания проводились в Валенсии (Испания), Монтанасо-Ломбардо (Италия) и Анталии (Турция), трёх местах с разными климатическими условиями и специфическими методами культивирования. Используя передовой биоинформатический анализ, исследователи смогли определить, что геном баклажана содержит 16 300 «основных» семейств генов, присутствующих у всех сортов, и 4000 «дополнительных» семейств генов, присутствующих только у определённых сортов.

Некоторые признаки наблюдались во всех полевых испытаниях, в то время как другие проявлялись только в определённых районах, что позволяет предположить, что на некоторые признаки сильно влияет окружающая среда.

Исследование выявило более 3000 ассоциаций между агрономическими признаками и генами, и в большинстве случаев были идентифицированы мутации ДНК, ответственные за эти признаки. В этой публикации команда сосредоточилась на трёх ключевых признаках и связанных с ними генах. Оставшиеся 215 признаков будут опубликованы в будущих публикациях.

Значение исследования

Мировое производство баклажанов достигает почти 60 миллионов тонн в год. Публикация полного набора генов и агрономических признаков для этой культуры представляет собой важный шаг вперёд, позволяя глубже понять её историю и помогая селекционерам подготовиться к будущим вызовам.

Эти общедоступные данные позволят им создавать адаптированные сорта баклажанов, соответствующие местным экологическим и климатическим условиям, а также специфическим методам ведения сельского хозяйства и привычкам потребления. Эти результаты подчёркивают важность сохранения генетического биоразнообразия и подчёркивают решающую роль Центров биологических ресурсов в продвижении исследований в области генетики растений и формировании сельского хозяйства будущего.

Предоставлено INRAE.

Источник