Пангеном и панфеном баклажана раскрывают потенциал разнообразия и адаптации
Международная группа исследователей, включая INRAE, опубликовала полный набор генов (пангеном) и агрономических признаков (панфеном) баклажана. Эта всеобъемлющая коллекция включает все известные генетические вариации внутри вида, в том числе связанные с такими признаками, как развитие шипов.
Используя глобальную коллекцию из более чем 3400 культурных и диких разновидностей баклажана, исследователи идентифицировали свыше 20 000 семейств генов и 218 агрономических признаков, включая устойчивость к фузариозному увяданию и антиоксидантную способность. Набор данных находится в свободном доступе и представляет ценный ресурс для селекционеров, стремящихся создавать адаптированные к местным условиям и изменению климата сорта. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Пангеном представляет собой полный репертуар генов вида, включая все возможные вариации между особями. У культурных растений, таких как баклажан, эти вариации — результат тысяч лет искусственного отбора.
Более восьми лет учёные исследовали глобальную коллекцию из более чем 3400 культурных разновидностей баклажана и их диких родственников. Коллекция включала как современные, так и древние сорта, местные популяции и дикие виды. Около 700 образцов поступили из Центра биологических ресурсов овощных культур INRAE в Авиньоне.
Полевые исследования для характеристики генов и признаков
Команда изучила 368 разновидностей баклажана, репрезентативных для глобального разнообразия вида, а также двух его диких предков: Solanum insanum и Solanum incanum. Исследователи секвенировали геном каждой из этих разновидностей и изучили в полевых условиях 218 агрономических признаков, включая устойчивость к засухе, болезням и состав плодов.
Полевые испытания проводились в Валенсии (Испания), Монтаназо-Ломбардо (Италия) и Анталье (Турция) — трёх локациях с разными климатическими условиями и практиками возделывания. С помощью современных биоинформатических анализов учёные установили, что геном баклажана содержит 16 300 «основных» семейств генов (обнаружены у всех разновидностей) и 4 000 «опциональных» семейств генов (присутствуют только у некоторых разновидностей). Некоторые признаки наблюдались во всех полевых испытаниях, а другие проявлялись только в специфичных районах, что указывает на сильное влияние среды на их экспрессию.
Исследование выявило более 3000 ассоциаций между агрономическими признаками и генами и в большинстве случаев идентифицировало ДНК-мутации, ответственные за эти признаки. В данной публикации команда сосредоточилась на трёх ключевых признаках и связанных с ними генах:
- Устойчивость к фузариозному увяданию — серьёзному грибковому заболеванию, влияющему на продуктивность.
- Содержание изохлорогеновой кислоты — антиоксидантных соединений, полезных для здоровья, но также связанных с горечью и потемнением мякоти плода.
- Формирование шипов.
Остальные 215 признаков будут опубликованы в будущих работах.
При глобальном производстве баклажана почти 60 миллионов тонн в год публикация полной коллекции генов и агрономических признаков этой культуры представляет собой значительный шаг вперёд. Это позволяет глубже понять её историю и помогает селекционерам готовиться к будущим вызовам.
Открытые данные позволят создавать «индивидуальные» сорта баклажана, адаптированные к местным экологическим и климатическим ограничениям, а также к специфическим практикам земледелия и потребительским привычкам. Эти результаты также подчёркивают важность сохранения генетического биоразнообразия и ключевую роль Биологических ресурсных центров в развитии исследований генетики растений и формировании сельского хозяйства будущего.