Огурец — основная овощная культура, потребляемая во всем мире, а также модельная система для определения пола и сосудистой биологии растений. В 2009 году огурец стал седьмым растением, последовательность генома которого была опубликована, вслед за хорошо изученным модельным растением Arabidopsis thaliana, тополем, виноградной лозой, папайей и зерновыми культурами риса и сорго.
С тех пор больше усилий было вложено в исследования геномики огурца.В рамках этих усилий исследователи из CAAS и BGI повторно секвенировали 115 линий огурцов, отобранных из 3342 образцов по всему миру, а также провели de novo секвенирование дикого огурца. В общей сложности они обнаружили более 3,3 миллиона SNP, более 0,33 миллиона небольших вставок и делеций (инделей) и 594 вариации присутствия-отсутствия (PAV), а затем построили полную карту вариаций огурца.
Кроме того, исследователи провели ряд модельных анализов популяционной структуры и филогенетической реконструкции. Результаты показали, что каждая из трех культивируемых групп (евразийская, восточноазиатская и сишуанбаньна) является монофилетической и генетически довольно однородной, но индийская группа демонстрирует явные доказательства субструктуры и генетической гетерогенности. Их дальнейший анализ также предоставляет свидетельства о наследственном статусе индийской группы, которая имеет большой потенциал для введения новых аллелей в культивируемый генофонд.
Чтобы понять узкие места популяции во время одомашнивания, исследователи провели сравнительный анализ овощных и зерновых продовольственных культур. Результат сравнения показал, что три овощных культуры (огурец, арбуз и томат), вероятно, испытали более узкие проблемы во время одомашнивания, чем зерновые продовольственные культуры (рис, кукуруза и соя). Кроме того, они также идентифицировали 112 предполагаемых случаев одомашнивания в геноме огурца.
Эти результаты дают дополнительный импульс для использования дикой зародышевой плазмы в будущем селекции овощей.Дикий огурец — чрезвычайно горький фрукт. Важный этап приручения дикого огурца в съедобный овощ должен был снизить его горький вкус. Известно, что два генетических локуса, Bi и Bt, придают огурцу горечь.
В этом исследовании исследователи обнаружили, что локус Bt был ограничен областью размером 442 т.п.н. на хромосоме 5, которая содержит 67 предполагаемых генов.Они дополнительно исследовали геномную основу дивергенции среди культивируемых популяций для выявления генов, контролирующих важные признаки.
Наиболее очевидной чертой является оранжевый эндокарпий, который отличает группу Xishuangbanna от других групп. Эта черта вызвана накоплением большого количества β-каротина, который, как сообщается, контролируется рудой с одним рецессивным геном.
В этом исследовании исследователи обнаружили ключевую естественную вариацию в гене β-каротенгидроксилазы, которую можно использовать для разведения огурцов с повышенной питательной ценностью.Синь Лю, менеджер проекта из BGI, сказал: «Это исследование не только генерирует ценный геномный ресурс, включая дополнительный дикий эталонный геном, общегеномные вариации для дальнейших исследований и селекционных применений на огурце, но также дало нам лучшее представление о том, как эволюционировал геном огурца. во время одомашнивания.
Это также хороший пример для исследований овощных или других хозяйственных культур. Широкомасштабный подход к секвенированию и полногеномный анализ могут применяться к различным экономичным культурам для лучшего понимания их эволюционного процесса и конкретных свойств, предоставляя уникальные возможности для дальнейшего применения. "