通过从野生物种中获取基因来改善西瓜

时间:2019-11-03 13:59 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

通过从野生物种中获取基因来改善西瓜

 

  七种西瓜具有令人难以置信的多样性。

  一个国际研究人员团队对这七个西瓜的基因组进行了全面研究,从而创造了一种资源,可以帮助植物育种家提高其国内水果的质量,并在气候变化时代使其壮成长。

  当许多人想到西瓜时,他们可能会想到柑桔(Citrullus lanatus),这是一种种植西瓜,带有甜美,多汁的红色水果,在世界范围内都可以作为甜点。的确,西瓜是世界上最受欢迎的水果之一,仅次于番茄(许多人认为是蔬菜)。但是,还有其他六种野生西瓜,它们所有果实均具有苍白,坚硬和苦味。

  现在,研究人员已经全面研究了这七个物种的基因组,创造了一种资源,可以帮助植物育种者找到野生西瓜基因,这些基因可以抵抗病虫害,疾病,干旱和其他困难,并进一步提高果实品质。将这些基因引入到栽培西瓜中可以生产出高质量的甜西瓜,可以在更加多样化的气候条件下生长。随着气候变化对农民的挑战越来越大,这一点尤其重要。

  博伊斯·汤普森学院(Boyce Thompson Institute)的教师,国际努力的共同负责人张俊飞对杏鑫娱乐平台说:“在过去的4000年中,随着人们对西瓜的驯化,他们选择了红色,甜而不苦的水果。”

  正如11月1日发表在《自然遗传学》上的一篇论文中所描述的那样,研究人员使用两步过程得出了这些见解。首先,他们创建了“参考基因组”的改进版本,植物科学家和育种人员使用它来从标本中找到新的有趣版本的基因。

  

通过从野生物种中获取基因来改善西瓜

 

  栽培西瓜的野生近缘种在遗传上非常多样,使其成为可能赋予对害虫,疾病和干旱和高盐度等非生物胁迫耐受性的基因来源。

  费恩说:“不幸的是,随着人们使西瓜变得更甜和更红,这种水果失去了抵抗疾病和其他类型压力的能力,”费恩也是康奈尔大学综合植物科学学院的兼职教授。

  Fei领导了使用东亚栽培品种'97103' 的第一个西瓜参考基因组的创建,该品种于2013年出版。

  Fei说:“第一个参考基因组是使用较早的短读测序技术制成的。” “使用当前的长期阅读测序技术,我们能够创建质量更高的基因组,这将为西瓜社区提供更好的参考。”

  然后,研究小组对代表所有七个物种的414种不同西瓜的基因组进行了测序。通过将这些基因组与新的参考基因组以及彼此进行比较,研究人员能够确定不同西瓜物种的进化关系。

  “从我们的分析中发现的一个主要发现是,目前的育种计划中广泛使用的一种野生物种阿马克鲁斯藻是姊妹物种,而不是人们普遍认为的祖先,”费说。

  确实,研究人员发现,栽培西瓜是通过滋生苦味并增加甜度,果实大小和果肉颜色来驯化的。在过去的几百年中,现代品种通过增加甜度,风味和酥脆质感得到了进一步改进。研究人员还发现了西瓜基因组中可以被开采以继续改善果实品质的区域,例如使它们更大,更甜和更脆。

  在过去的20到30年中,植物育种者将栽培的西瓜与姐妹种阿马路斯(C. amarus)和另外两个野生亲缘种(C. mucusospermus和C. colocynthis)杂交,使甜品西瓜更耐线虫害,干旱和疾病。像镰刀菌枯萎和白粉病。

  使用野生亲戚进行的这类改良使美国农业部农业研究服务部美国蔬菜实验室位于南卡罗来纳州查尔斯顿的研究遗传学家和西瓜育种家Amnon Levi感到兴奋。李维(Levi)是该论文的合著者,并为研究中使用的许多西瓜提供了遗传材料。

  莱维说:“甜西瓜的遗传基础非常狭窄。” “但是野生物种之间存在广泛的遗传多样性,这使它们具有巨大的潜力,可以包含对害虫和环境胁迫具有耐受性的基因。”

  Levi计划与BTI合作,发现其中一些野生基因,这些基因可用于改善甜品西瓜,特别是抗病性。

  列维说:“西瓜易感染许多热带病和害虫,其范围将随着气候变化而继续扩大。” “我们想看看我们是否可以带回一些在驯化过程中丢失的野生抗病基因。”

  其他合著者包括北京农林科学院和中国农业科学院的研究人员。

  这项研究得到了美国农业部国家粮食与农业研究所特种作物研究计划(2015-51181-24285)和美国国家科学基金会(IOS-1339287和IOS-1539831)的部分资助。

  在同一期《自然遗传学》中,Fei及其同事还发表了一篇类似的论文,分析了1175个瓜,包括哈密瓜和蜜露品种。研究人员发现了208个与果实质量,品质和形态特征相关的基因组区域,这可能对瓜类育种有用。这两篇论文也是该期刊的社论和新闻与观点文章的主题。

  Fei,Levi和他的同事在今年早些时候发表了“查尔斯顿灰色”西瓜的参考基因组,该西瓜是美国的主要C. lanatus品种,用以补充东亚'97103'基因组。

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