Геномное исследование раскрывает генетическую основу лекарственного растения Chaenomeles speciosa

Chaenomeles speciosa (2n=34) — диплоидный вид семейства Розоцветные (Rosaceae), традиционно используемый в китайской медицине. Отсутствие данных о его геномной последовательности до сих пор сдерживало исследования, направленные на повышение его лекарственной ценности.

Плоды C. speciosa являются источником полезных метаболитов, таких как тритерпеноиды и флавоноиды. Однако, в то время как геномные исследования других представителей Rosaceae продвинулись, геном C. speciosa оставался несеквенированным, что ограничивало понимание его генетического устройства и биосинтеза активных соединений.

В журнале Horticulture Research опубликовано исследование "A telomere-to-telomere reference genome provides genetic insight into the pentacyclic triterpenoid biosynthesis in Chaenomeles speciosa". В нём геном C. speciosa был секвенирован с использованием гибридного подхода, сочетающего короткие чтения (short reads), HiFi и Hi-C секвенирование.

Ключевые результаты:

• Размер генома составил примерно 650.4 Мб с уровнем гетерозиготности 2.1%.
• Сборка на основе HiFi-чтений дала 167 контигов, которые с помощью данных Hi-C были собраны в 17 псевдохромосом (хромосомно-уровневая сборка).
• Анализ гаплотип-специфичных сборок выявил различия между двумя гаплотипами (Hap 1 и Hap 2) по размеру генома, значениям N50 и содержанию GC.
• Обнаружены значительные генетические вариации (SNP и InDel) между гаплотипами, что указывает на богатое генетическое разнообразие вида.
• Анализ генных семейств выявил видоспецифичные гены, а также расширенные и сокращённые семейства, что подчёркивает уникальность генома и его связь с производством вторичных метаболитов.
• Качество сборки подтверждено анализом BUSCO.

Исследование также дало сравнительную и эволюционную перспективу, выявив синтению с другими видами и роль событий дупликации всего генома и транспозонов в его эволюции.

Важнейший вывод: Эта сборка генома позволила детально изучить генетическую основу биосинтеза олеаноловой и урсоловой кислот — характерных химических маркеров C. speciosa, обладающих лекарственной ценностью. Идентификация и экспансия генных семейств, связанных с этими соединениями, подтверждают потенциал растения для производства полезных метаболитов.

Созданный геномный ресурс закладывает основу для будущих генетических исследований и селекционных программ, направленных на улучшение лекарственных свойств Chaenomeles speciosa.