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番茄泛基因组使得味道更容易回归

几乎每个人都同意大多数商店买的西红柿味道不大。现在,农业研究服务(ARS)和博伊斯汤普森研究所(BTI)的科学家们可能已经在Nature Genetics上发表的一篇论文中突出了解决方案。

分子生物学家James Giovannoni与位于纽约伊萨卡的ARS植物,土壤和营养研究实验室以及BTI生物信息学科学家张俊飞完成了栽培番茄及其野生近缘种的泛基因组构建,绘制了近5,000个以前未记载的基因。

基因组是生物体基因及其功能的生物图谱。但是基因组通常是单一品种,然后作为其他物种的参考基因组。该泛基因组包括来自725种不同栽培和密切相关的野生番茄的所有基因,其揭示了原始参考基因组中不存在的4,873个基因。

虽然栽培番茄具有广泛的物理和代谢变异,但在其驯化和繁殖过程中存在几个严重的瓶颈。这意味着今天的西红柿具有狭窄的遗传基础。泛基因组有助于确定超出参考的其他基因可用于作物育种和改良。

在现代,育种者主要关注产量,保质期,抗病性和抗逆性等特性,这些特性对种植者来说具有经济重要性。西红柿是最常吃的蔬菜之一 - 尽管它们实际上是植物性水果 - 全球年产量为1.82亿吨,价值超过600亿美元。

2017年美国新鲜西红柿的人均番茄消费量为20.3磅,另外还有每人食用73.3磅加工西红柿。在土豆之后,西红柿是美国消费量第二大的蔬菜。

“构建这种泛基因组最重要的发现之一是标记为TomLoxC的罕见基因,其DNA基因启动子的版本大不相同。该基因通过催化多种脂质的生物合成来影响果实的味道(脂肪) - 涉及的挥发物 - 易于蒸发并有助于香气的化合物,“Giovannoni解释说。

此外,研究人员还发现了TomLoxC的新角色。它还有助于生产一组类胡萝卜素 - 来自类胡萝卜素的有机化学物质,包括维生素A前体 - 可作为影响植物各种反应的信号分子,包括环境胁迫。该化合物还具有多种花香和水果气味,这些气味在番茄味道中很重要。

只有2%的老龄或传家宝栽培的大型番茄品种中发现了稀有版本的TomLoxC,尽管该品种存在于91%的葡萄干大小的野生番茄中,主要是茄子(Solanum pimpinellifolium),这是栽培番茄的野生前身。它在新品种中变得越来越普遍。

Giovannoni补充说:“在番茄驯化的早期,似乎可能存在强烈的选择压力,或者至少没有选择这种版本的TomLoxC。” “这种形式在现代西红柿中流行的增加可能反映了育种者对改善风味的新兴趣。”

随着这一系列特定遗传信息的可用性,育种者应该能够迅速工作,以增加商店购买,大规模生产西红柿的味道,同时保留使其成为经济上有利的作物的特性。

“从番茄泛基因组中发现的这些新基因为番茄基因组库增加了大量信息,并为番茄改良提供了额外的机会。这些基因在不同番茄种群中的存在和缺失特征为人类如何选择所需性状提供了重要信息。已经重塑了番茄的基因组,“费说。

科学家们预计,番茄基因组库中添加近5,000个基因将为番茄生物学和果实品质的作用提供额外的改进机会。

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