Το γονιδίωμα του Honeycrisp θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπαράγουν καλύτερα μήλα

(2022). DOI: 10.1101/2022.08.24.505160″ width=”800″ height=”530″/>

Φυσιολογία και φυσιολογικές διαταραχές του μήλου «Honeycrisp». (Α) Υγιή μήλα «Honeycrisp». (Β) Μήλα «Honeycrisp» με συμπτώματα ζωνικής χλώρωσης των φύλλων. Μήλα «Honeycrisp» με συμπτώματα μυκητιασικών ασθενειών (C) σύμπλεγμα παθογόνου πικρής σήψης (Colletotrichum gloeosporiodes και C. acutatum) και (D) παθογόνου μαύρης σήψης (Botryosphaeria obtuse). Μήλα «Honeycrisp» με διαταραχές αποθήκευσης μετά τη συγκομιδή (E) πικρό κουκούτσι, (F) μαλακό ζεμάτισμα και (G) μαλακή αποσύνθεση. Πίστωση: (2022). DOI: 10.1101/2022.08.24.505160

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Cornell ανέλυσε την αλληλουχία του γονιδιώματος μήλου Honeycrisp, ένα όφελος για ερευνητές και κτηνοτρόφους που εργάζονται με αυτή τη δημοφιλή και οικονομικά σημαντική ποικιλία.

Αλληλουχία χρησιμοποιώντας τεχνολογίες αιχμής, το γονιδίωμα – διαθέσιμο σε ανοιχτό κώδικα για πρόσβαση σε οποιονδήποτε – παρέχει μια πολύτιμη πηγή για την κατανόηση της γενετικής βάσης σημαντικών χαρακτηριστικών στα μήλα και άλλα είδη καρπών δέντρων, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της αναπαραγωγής προσπάθειες , σύμφωνα με την εφημερίδα.

Η αμερικανική βιομηχανία μήλων αξίζει 23 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως και η Honeycrisp είναι η πιο πολύτιμη ποικιλία της, δίνοντας στους καλλιεργητές περίπου διπλάσια αξία ανά λίβρα από την επόμενη πιο πολύτιμη ποικιλία, τη Fuji. Λόγω των ευνοϊκών χαρακτηριστικών του, συμπεριλαμβανομένης της τραγανότητας, της γεύσης, της αντοχής στο κρύο και της αντοχής στην ψώρα μήλου, οι κτηνοτρόφοι χρησιμοποίησαν το Honeycrisp ως μητρικό σε εννέα νέες ποικιλίες στην αγορά, συμπεριλαμβανομένου του Snapdragon που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Cornell.

Ταυτόχρονα, μπορεί να είναι δύσκολο να καλλιεργήσετε το Honeycrisp.

«Παρόλο που έχει πολλά θετικά χαρακτηριστικά, είναι μια από τις πιο δύσκολες ποικιλίες μήλου για καλλιέργεια στο σύστημα παραγωγής οπωρώνων· πάσχει από πολλά φυσιολογικά προβλήματα και προβλήματα μετά τη συγκομιδή», δήλωσε ο Awais Khan, αναπληρωτής καθηγητής στο School of Integrative Plant Science. στο Cornell AgriTech και ο πρώτος και συν-αντίστοιχος συγγραφέας του άρθρου, “A Phased, Chromosome-scale Genome of Honeycrisp Apple”, που δημοσιεύτηκε τον περασμένο μήνα στο περιοδικό Gigabytes.

Πρώτον, τα δέντρα Honeycrisp έχουν πρόβλημα να λάβουν αρκετά θρεπτικά συστατικά από μόνα τους και απαιτούν ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα διαχείρισης θρεπτικών συστατικών για καλές αποδόσεις και υγεία, είπε ο Khan. Χωρίς τέτοια διαχείριση, τα δέντρα αναπτύσσουν συνήθως «χλώρωση των ζωνών φύλλων», όπου τα φύλλα κιτρινίζουν και κατσαρώνουν λόγω ανισορροπίας σε υδατάνθρακες και θρεπτικά συστατικά.

Τα μήλα Honeycrisp είναι επίσης επιρρεπή σε διαταραχές όπως το πικρό κουκούτσι, λόγω ανισορροπίας ασβεστίου, και η πικρή σήψη, μια μυκητιασική μόλυνση. Τέτοια προβλήματα ελέγχονται θεμελιωδώς γενετικά, αν και ο ακατάλληλος χειρισμός και η αποθήκευση μετά τη συγκομιδή μπορεί να τα επιδεινώσουν.

«Εάν δεν γνωρίζουμε το γονιδίωμα και τα γονίδια στο Honeycrisp, δεν μπορούμε να στοχεύσουμε και να επιλέξουμε συγκεκριμένα ευνοϊκά χαρακτηριστικά και να επιλέξουμε δυσμενή χαρακτηριστικά μέσω της αναπαραγωγής», είπε ο Khan.

Η πρόοδος στην τεχνολογία γενετικής αλληλούχισης κατέστησε δυνατή την αλληλούχιση, τη συναρμολόγηση και τη δημοσίευση του γονιδιώματος Honeycrisp σε σύντομο χρονικό διάστημα. Γενικά, το γονιδίωμα του μήλου, που αναλύθηκε για πρώτη φορά με την ποικιλία Golden Delicious το 2010, είναι πολύπλοκο, μεγάλο και ετερόζυγο, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν πολλές εκδοχές συγκεκριμένων γονιδίων.

Υπάρχουν επίσης πολλές επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες στο γονιδίωμα του μήλου. Το 2010, όταν δημοσιεύτηκε το πρώτο γονιδίωμα του μήλου, οι τεχνολογίες μπορούσαν να διαβάσουν μόνο μικρά κομμάτια DNA κάθε φορά, ας πούμε 150 γράμματα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές θα επικαλύπτουν αλληλουχίες με ίσως 50 γράμματα και, σαν ένα παζλ, θα χρησιμοποιούσαν υπολογιστικά προγράμματα και αλγόριθμους για να ταιριάξουν το τέλος μιας ανάγνωσης με την αρχή μιας άλλης. Αυτό τους επέτρεψε να συναρμολογήσουν μακρύτερους κλώνους DNA για να αναγνωρίσουν ολόκληρα γονίδια και τελικά το γονιδίωμα. Αλλά ένα πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο είναι ότι τα επαναλαμβανόμενα στοιχεία μπορεί να μπερδέψουν τη διαδικασία.

Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό τρεχουσών τεχνολογιών αλληλούχισης – που ονομάζονται PacBio HiFi, Omni-C και Illumina – που μετέφρασαν μεγάλες αναγνώσεις γενετικών αλληλουχιών.

«Μπορούμε να προσδιορίσουμε την αλληλουχία ολόκληρου του μεγαλύτερου τμήματος της αλληλουχίας DNA συνεχώς, έτσι δεν έχουμε αυτές τις μεγάλες προκλήσεις υπολογιστικής βιολογίας ή βιοπληροφορικής να συγκεντρώσουμε και να βρούμε τις αλληλοκαλυπτόμενες αλληλουχίες», είπε ο Khan.

Η αλληλουχία με τη μεγαλύτερη ανάγνωση τους βοήθησε επίσης να αποκαλύψουν το διπλοειδές γονιδίωμα του μήλου. Όπως οι άνθρωποι, τα μήλα έχουν δύο σετ χρωμοσωμάτων, ένα από κάθε γονέα. Οι νέες τεχνολογίες επέτρεψαν στους ερευνητές να ακολουθήσουν δύο μεμονωμένα σύνολα χρωμοσωμάτων, τα οποία σε μελλοντική εργασία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη διάκριση μεταξύ συγκεκριμένων γενετικών συνεισφορών από κάθε γονέα.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις προηγμένες μεθόδους, το γονιδίωμα Honeycrisp κάλυψε το 97% όλων των γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Συγκριτικά, το συγκρότημα γονιδιώματος του Golden Delicious του 2010 κάλυψε μόνο το 68% των γονιδίων.

Αυτή η έρευνα είναι μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου Cornell, του Alex Harkess του HudsonAlpha Institute for Biotechnology and Auburn, και της Loren Honaas, του Εργαστηρίου Ερευνών Δέντρων Φρούτων του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ (USDA-ARS) στο Wenatchee της Ουάσιγκτον.


Οι μηλιές αποδίδουν περισσότερους καρπούς όταν περιβάλλονται από καλούς γείτονες


Περισσότερες πληροφορίες:
Awais Khan et al, Ένα πολύπλευρο, χρωμοσωμικής κλίμακας γονιδίωμα του μήλου «Honeycrisp» (Malus domestica), Gigabytes (2022). DOI: 10.46471/gigabyte.69

Παρέχεται από το Πανεπιστήμιο Cornell

Παραπομπή: Το γονιδίωμα του Honeycrisp θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπαράγουν καλύτερα μήλα (2022, 26 Οκτωβρίου) ανακτήθηκε στις 26 Οκτωβρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-10-honeycrisp-genome-scientists-apples.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

Leave a Comment