Секвенирование генома сорта Honeycrisp поможет вырастить лучшие яблоки

Группа исследователей из Корнельского университета секвенировала геном яблони сорта Honeycrisp, что является благом для ученых и селекционеров, работающих с этим популярным и экономически важным сортом.

Согласно документу, секвенированный с использованием самых современных технологий, геном, который находится в открытом доступе для всех, представляет собой ценный ресурс для понимания генетической основы важных признаков у яблок и других видов древесных фруктов, который может быть использован для улучшения селекционной работы.

Благодаря своим благоприятным качествам, включая хрусткость, вкус, морозостойкость и устойчивость к яблочной парше, селекционеры использовали сорт Honeycrisp в качестве исходного материала для девяти новых сортов, представленных на рынке, включая сорт Lion’s Wight, выведенный Корнельским университетом.

В то же время, выращивание Ханикрисп может быть непростой задачей.

«Хотя у этого сорта много положительных качеств, это один из самых сложных сортов яблок для выращивания в системе садоводства; он страдает от многих физиологических и послеуборочных проблем, — рассказывает Аваис Хан, доцент Школы интегративных наук о растениях при Корнельском агротехнологическом институте и первый и соавтор статьи «The Chromosome Scale Stepwise Apple Genome of Honeycrisp», опубликованной в журнале Gigabyte. — Во-первых, деревьям сорта Honeycrisp трудно самостоятельно получать достаточное количество питательных веществ, и для получения хорошей урожайности и здоровья им необходима специальная программа управления питательными веществами. Без такого ухода у деревьев обычно развивается «зональный хлороз листьев», когда листья желтеют и скручиваются из-за дисбаланса углеводов и питательных веществ».

Яблоки Honeycrisp также подвержены таким заболеваниям, как горькая язва из-за дисбаланса кальция и горькая гниль — грибковая инфекция. Эти проблемы в основном контролируются генетически, хотя неправильная обработка и послеуборочное хранение могут усугубить их.

Достижения в технологии генетического секвенирования позволили в короткие сроки секвенировать, собрать и опубликовать геном сорта Honeycrisp. В целом, геном яблока, впервые секвенированный для сорта Голден Делишес в 2010 году, является сложным, большим и гетерозиготным, что означает наличие множества версий определенных генов.

В геноме яблока также много повторяющихся последовательностей. В 2010 году, когда был опубликован первый геном яблока, технология позволяла считывать только короткие фрагменты ДНК за один раз, скажем, 150 букв. Тогда ученые накладывали последовательности, состоящие, возможно, из 50 букв, и, подобно головоломке, с помощью вычислительных программ и алгоритмов сопоставляли конец одного чтения с началом другого.

Это позволило им собрать воедино более длинные нити ДНК, чтобы определить целые гены и, в конечном итоге, геном. Но одна из проблем этого метода заключается в том, что повторяющиеся элементы могут запутать процесс.

В данном исследовании ученые использовали комбинацию современных технологий секвенирования PacBio HiFi, Omni-C и Illumina, которые переводили длинные чтения генетических последовательностей.

«Мы можем последовательно секвенировать весь большой фрагмент последовательности ДНК, поэтому у нас нет такой большой проблемы вычислительной биологии или биоинформатики для сбора и поиска перекрывающихся последовательностей», — подчеркнул Хан.

Секвенирование с длинным прочтением также помогло им разделить диплоидный геном яблока; как и люди, яблоки имеют два набора хромосом, по одному от каждого родителя. Новая технология позволила исследователям секвенировать два отдельных набора хромосом, что в дальнейшей работе может быть использовано для различения специфического генетического вклада каждого из родителей.

Используя эти передовые методы, геном сорта Honeycrisp охватил 97% всех генов, кодирующих белок. Для сравнения, сборка генома сорта Голден Делишес 2010 года охватывала только 68% генов.

Эксклюзивный перевод*

Фото: DOI: 10.1101/2022.08.24.505160

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Депутат Бессараб: при средней зарплате в 75 тыс. рублей пенсия составит 30 тыс.

9 Работник, получающий среднюю зарплату в России — 75 тысяч рублей, может рассчитывать на пенсию …