Ученые представили новый геномный взгляд на эволюцию, качество и устойчивость арбузов

Арбуз является глобально значимым сельскохозяйственным продуктом как с точки зрения общего объема производства, так и с точки зрения общей созданной экономической стоимости. Ученые из Института Бойса Томпсона (США) создали комплексный «суперпангеном» арбуза и его диких родственников, обнаружив полезные гены, утраченные во время одомашнивания, которые могут улучшить устойчивость к болезням и качество плодов этой жизненно важной плодовой культуры.

«Мы стремились глубже изучить генетические вариации, которые делают арбузы такими разнообразными и уникальными», — заявил профессор Чжанцзюнь Фей, ведущий автор исследования. «Наши результаты не только дают представление об эволюционном пути арбузов, но также имеют важное значение для размножения и устойчивости к болезням».

Суперпангеном арбуза был построен с использованием эталонных последовательностей генома и данных повторного секвенирования генома 547 образцов арбуза, охватывающих четыре вида — культурный арбуз (Citrullus lanatus) и его дикие родственники C. mucosospermus, C. amarus и C. colocynthis.

Анализ суперпангенома показал, что многие гены устойчивости к болезням, присутствующие у диких видов, были потеряны во время одомашнивания, поскольку ранние фермеры отбирали плоды по таким качествам, как сладость, цвет мякоти и толщина кожуры. «Эти полезные гены могут быть повторно введены в современные сорта арбузов, чтобы вывести более устойчивые сорта арбузов», — отметил Фей.

Ключевым открытием исследования, недавно опубликованным в журнале «Plant Biotechnology Journal», стала идентификация тандемной дупликации гена переносчика сахара ClTST2, который увеличивает накопление сахара и сладость фруктов в культивируемом арбузе. Этот генетический вариант редко встречался у диких арбузов, но был отобран во время одомашнивания.

«Суперпангеном предоставляет селекционерам и исследователям ценный генетический инструментарий для улучшения культивируемых арбузов», — сказал Фей. «Понимая генетический состав и закономерности эволюции арбузов, мы можем вывести сорта с повышенной урожайностью, повышенной устойчивостью к болезням и улучшенной приспособляемостью».