Геном Honeycrisp допоможе вченим вивести яблука найкращої якості
Група дослідників з Корнельського університету секвенувала геном яблука Honeycrisp, що є благом для вчених та селекціонерів, які працюють із цим популярним та економічно важливим сортом.
Секвенований за допомогою найсучасніших технологій геном, доступний у відкритому доступі для всіх, є цінним ресурсом для розуміння генетичної основи важливих ознак яблук та інших плодових дерев, які можна використовувати для підвищення зусиль з розведення, згідно зі статтею.
Щорічний оборот яблучної промисловості США становить 23 мільярди доларів, і Honeycrisp є її найціннішим сортом, приносячи виробникам приблизно вдвічі більше вартості за фунт, ніж другий за цінністю сорт Фуджі. Через його сприятливі властивості, включаючи свіжість, смак, морозостійкість і стійкість до грибкового захворювання на паршу яблуні, селекціонери використовували Honeycrisp як батько для дев'яти нових сортів на ринку, включаючи Snapdragon, розроблений Корнельським університетом.
У той же час вирощування Honeycrisp може бути складним завданням.
«Хоча має багато позитивних рис, це один із найскладніших сортів яблуні для вирощування у виробничій системі в садах; він страждає від багатьох фізіологічних та післяжнивних проблем», — сказав Аваїс Хан, доцент Школи інтегративного рослинництва. Cornell AgriTech і першим і співавтором статті «Поетапний хромосомний геном яблука Honeycrisp», опублікованої минулого місяця в журналі Gigabyte.
По-перше, деревам Honeycrisp важко отримувати достатню кількість поживних речовин самостійно, і потрібна спеціальна програма управління поживними речовинами для хороших врожаїв і здоров'я, сказав Хан. Без такого догляду дерев зазвичай розвивається «зональний хлороз листя», коли листя жовтіє і скручується через дисбаланс вуглеводів і поживних речовин.
Яблука Honeycrisp також схильні до таких захворювань, як гірка кісточка через дисбаланс кальцію і гірка гниль, грибкова інфекція. Такі проблеми в основному генетично контролюються, хоча неправильне поводження та післязбиральне зберігання можуть посилити їх.
"Якщо ми не знаємо геном і гени Honeycrisp, то ми не можемо спеціально націлюватися та відбирати сприятливі риси та відбирати несприятливі риси шляхом розмноження", - сказав Хан.
Досягнення технології генетичного секвенування дозволили секвенувати, зібрати і опублікувати геном Honeycrisp за короткий час. Загалом геном яблука, вперше секвенований із сортом Golden Delicious у 2010 році, є складним, великим і гетерозиготним, а це означає, що існує безліч версій певних генів.
У геномі яблуні також багато послідовностей, що повторюються. У 2010 році, коли було опубліковано перший геном яблука, технології могли читати лише короткі фрагменти ДНК за раз, скажімо, 150 літер. Потім вчені наклали б послідовності приблизно з 50 букв і, подібно до головоломки, використовували б обчислювальні програми та алгоритми, щоб зіставити кінець одного читання з початком іншого. Це дозволило їм зібрати воєдино довші ланцюжки ДНК, щоб ідентифікувати цілі гени і, зрештою, геном. Але одна проблема з цим методом полягає в тому, що елементи, що повторюються, можуть заплутати процес.
У цьому дослідженні дослідники використовували комбінацію сучасних технологій секвенування, які називаються PacBio HiFi, Omni-C та Illumina, які транслювали довгі читання генетичних послідовностей.
"Ми можемо безперервно секвенувати весь більший фрагмент послідовності ДНК, тому у нас немає цих великих проблем обчислювальної біології або біоінформатики, щоб зібрати і знайти послідовності, що перекриваються", - сказав Хан.
Довге секвенування також допомогло їм розділити диплоїдний геном яблука; як і люди, яблука мають два набори хромосом, по одному від кожного з батьків. Нові технології дозволили дослідникам секвенувати два окремих набори хромосом, які у майбутній роботі можна використовувати для розрізнення конкретних генетичних вкладів кожного з батьків.
Використовуючи ці передові методи, геном Honeycrisp покрив 97% всіх генів, що кодують білок. Для порівняння, складання геному Golden Delicious 2010 року охоплювало лише 68% генів.
Це дослідження є результатом співпраці Корнельського університету, Алекса Харкесса з Інституту біотехнології HudsonAlpha та Обернського університету та Лорен Хонаас з Дослідницької лабораторії деревних плодів Служби сільськогосподарських досліджень Міністерства сільського господарства США (USDA-ARS) у Уенатчі, Вашингтон.
Фізіологія та фізіологічні порушення яблуні Honeycrisp. (A) Здорові яблука Honeycrisp. (B) Яблука Honeycrisp з симптомами зонального хлорозу листя. Яблука 'Honeycrisp' із симптомами грибкових захворювань (C) комплекс збудників гіркої гнилі (Colletotrichum gloeosporiodes та C. acutatum) та (D) збудник чорної гнилі (Botryosphaeria obtuse). Яблука 'Honeycrisp' з порушеннями післязбирального зберігання (E) – гірка кісточка, (F) – м'який опік та (G) – вогкість.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні, зокрема і сортів яблуні. Також Ви можете переглянути оголошення щодо їх продажу або розмістити своє.
Також читайте: