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对野生番茄的分析阐明了果实性状的遗传基础

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2020年10月03日 22:32:01 游览量: 182

简述:

野生番茄物种代表了丰富的基因库,可用于驯化过程中失去的许多理想特性。一个国际研究团队,包括来自魏茨曼科

野生番茄物种代表了丰富的基因库,可用于驯化过程中失去的许多理想特性。一个国际研究团队,包括来自魏茨曼科学研究所和IPK的科学家,利用了适应野生沙漠的物种的渗入种群和驯化的番茄品种,在遗传,调控和代谢水平上研究了与野生物种相关的果实性状的转移。研究结果发表在《自然遗传学》上。

对野生番茄的分析阐明了果实性状的遗传基础

番茄的驯化和随后的密集育种对果实成熟及其伴随的无数代谢过程产生了重大影响。结果,现代番茄品种表现出一系列原型水果特征,包括例如质地,大小,香气,色素沉着和风味。同时,通过育种的连续选择导致遗传多样性降低,并反复消除重要的果实品质,例如植物在干旱胁迫下的坚固性或对各种病原体的抗性。

在这项研究中,科学家利用先进的遗传资源以及多峰分子和表型分析,对番茄果实进行了整合的QTL分析。感兴趣的人群包括在耶路撒冷希伯来大学的Dani Zamir教授的实验室中开发的580个渗入系。在现代番茄栽培品种M82的背景下,每条品系均携带野生番茄茄的小片段。魏茨曼科学研究所的Asaph Aharoni教授团队对整个种群的水果进行了多峰分析,包括在不同发育阶段的RNA测序,基于质谱的代谢组学和病原体敏感性测定。由此产生的海量数据资源被用于多级QTL分析,并允许Jedrzej Jakub Szymanski博士,基因表达和代谢产物水平,以及复杂表型性状的变化。

从数百个确定的交互中,团队选择了几个有趣的候选人。Szymanski博士说:“我们着眼于半夏葡萄球菌基因对人类营养相关的次生(特殊)代谢产物和水果对病原体的抵抗力的影响,这是野生和驯化番茄物种中两个非常不同的生化特征。” 研究小组确定并表征了预测途径中的酶促步骤,其中绿色番茄果实中存在的基本抗营养和防御生物碱α-番茄碱在果实成熟期间被转化为七叶皂甙和番茄红素甙。

Szymanski博士说:“这种化学转变可能对于减少α-番茄碱提供的苦味和/或应对防御性水果代谢产物的暂时需求很重要。” 此外,描绘了与促进健康的类黄酮在水果皮肤组织中积累有关的基因座和基因。观察到的基因表达和代谢变化(例如防御代谢产物的积累)也影响了复杂的表型,例如病原体抗性。“在我们的研究中,我们观察到水果对常见的真菌病原体灰葡萄孢的抵抗力提高反映在细胞复杂性的多个水平上-基因序列,基因表达,特定代谢产物的积累发生变化。将这些元素联网可以揭示变化的机制在分子水平上 与植物存活及其商业价值有关的宏观影响”,Szymanski博士说。

研究中生成的大型数据集是研究社区的独特资源。“虽然我们只能深入表征少数候选基因和代谢物,但该数据集可能会挖掘数十个(甚至数百个)候选物,并且可以与相同渗入系的大量已发表的表型学数据整合在一起, ” Szymanski博士说。

为了全面了解水果的新陈代谢以及人类选择对水果的正负性状的影响,探索从野生到栽培水果的轨迹是必不可少的。“我们预计通过这项研究推断出的基因型-表型关联将对当前的分子育种工作做出重大贡献,以应对反复消除关键水果品质特征(如风味和病原体抗性)的问题。”

文章链接://jksh/148981.html

文章标题:对野生番茄的分析阐明了果实性状的遗传基础