Lückenfreie T2T-Assemblierung des chinesischen Bayberry-Referenzgenoms. A. Variationen in der Morphologie von Lorbeerfrüchten, die durch verschiedene Farben angezeigt werden: weiße Früchte (Shuijingzhong, SJZ), rot (Shenhongzhong, SHZ) und schwarzviolett (Zaojia, ZJ). Maßstabsbalken = 1 cm. B. K-mer (17-mer)-Verteilungsspektrum, das die Komplexität des Lorbeergenoms veranschaulicht. C. Eigenschaften und Synthese des Lorbeergenoms, geordnet von den äußersten Ringen (a) bis zu den innersten Ringen (j): (a) Chromosomenlänge in Megabasen (Mb); (b) LAI pro Chromosom; (c) GC-Gehalt, wobei dunklere Farbtöne höhere Werte anzeigen; (d) genetische Dichte; (e) Dichte der Zigeunerelemente; (f) Dichte der Kopierelemente; (g) Gesamt-TE-Dichte; (h) Genexpressionsniveaus in ZJ-Früchten, dargestellt als Fragmente pro Kilobase Transkript pro Million kartierter Lesevorgänge (FPKM) in 5-MB-Fenstern, normalisiert mit log2 (FPKM +1); (i) Dichte von Tandemwiederholungen, die mit Zentromeren assoziiert sind, blau hervorgehoben für höhere Dichten; (j) Syntenische Beziehungen mit Verbindungslinien zwischen chromosomalen Regionen. D. Hi-C-Interaktions-Heatmap, die Verbindungen zwischen allen acht Chromosomen zeigt, wobei dunklere Farben höhere Interaktionsfrequenzen darstellen. Die Achsen bezeichnen die aufeinanderfolgenden Positionen der Chromosomen. Kredit: Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae033
Die chinesische Beere Myrica rubra ist eine subtropische Frucht, die wegen ihres unverwechselbaren Geschmacks, ihrer ernährungsphysiologischen Vorteile und ihrer wirtschaftlichen Bedeutung hoch geschätzt wird. Bei früheren Genomassemblierungen fehlte jedoch die Sequenzkontinuität, was eingehende genetische Studien verhinderte. Aufgrund dieser Herausforderungen war eine detaillierte Untersuchung genetischer Faktoren erforderlich, die die Qualität von Beerenfrüchten beeinflussen.
Forscher des State Key Laboratory for Management Biotic and Chemical Threats to the Quality and Safety of Agricultural Products haben eine monumentale Entdeckung gemacht. Ihre Arbeit, veröffentlicht am 30. Januar 2024, in Gartenbauforschungbeschreibt detailliert die Zusammenstellung des T2T-Referenzgenoms für die Sorte „Zaojia“ und eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS), die die genetischen Faktoren aufdeckt, die die Qualität von Beerenfrüchten beeinflussen.
Die Studie nutzte PacBio HiFi-Longreads, um ein 292,60 MB großes T2T-Genom für die Beerensorte „Zaojia“ zusammenzustellen, was die Genomkontinuität deutlich verbesserte. Die Forscher identifizierten 6.649.674 Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) und führten GWAS an 173 Akzessionen durch, wobei sie 1.937 SNPs mit 1.039 Genen verknüpften, die mit 28 Fruchtqualitätsmerkmalen assoziiert sind. Bemerkenswerterweise wurde festgestellt, dass ein SNP-Cluster auf Chromosom 6 die Fruchtfarbe reguliert, an dem zwei MYB-Gene und ein MLP-ähnliches Protein-Gen beteiligt sind, das die Anthocyanproduktion steigert.
Diese Studie stellt eine umfassende genetische Ressource für zukünftige Beerenzüchtungsprogramme bereit und konzentriert sich dabei auf Merkmale wie Fruchtfarbe, -größe und Nährstoffgehalt.
Dr. Shuwen Zhang, leitender Forscher, sagte: „Dieser Fortschritt bei der Zusammenstellung eines lückenlosen Referenzgenoms für die Chinesische Lorbeere eröffnet neue Wege für die genetische Forschung und Züchtung.“ Unsere Erkenntnisse zu den genetischen Determinanten von Fruchtqualitätsmerkmalen werden die Effizienz von Züchtungsprogrammen erheblich verbessern und zu verbesserten Beerensorten mit besseren Farb-, Größen- und Nährwertprofilen führen.
Die Vervollständigung dieses Referenzgenoms und die Identifizierung wichtiger genetischer Variationen hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Züchtung und den Anbau von Lorbeerbeeren. Die aus dieser Studie gewonnenen genetischen Erkenntnisse werden die Entwicklung molekularer Marker für eine gezielte Züchtung erleichtern und die Auswahl überlegener Fruchtmerkmale ermöglichen.
Letztendlich wird diese Forschung zur Produktion hochwertiger Lorbeerbeeren beitragen, was sowohl den Erzeugern als auch den Verbrauchern zugute kommt. Die Ergebnisse stellen auch eine wertvolle genetische Ressource für die Untersuchung anderer verwandter Arten dar und treiben so das Gebiet der Gartenbaugenomik voran.
Mehr Informationen:
Shuwen Zhang et al.: T2T-Referenzgenomassemblierung und genomweite Assoziationsstudie enthüllen die genetische Grundlage der Qualität chinesischer Beerenfrüchte. Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae033
Zitat: Süße Geheimnisse der Lorbeere: genetische Informationen sollen die Fruchtqualität verändern (28. Mai 2024), abgerufen am 28. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-sweet-secrets-bayberry-genetic-insights. html
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