农业研究服务(ARS)和博伊斯汤普森研究所(BTI)的研究人员希望带回昔日的美味番茄。
可悲的是,商店买的西红柿似乎不是很好吃。然而,一个国际研究团队认为他们有办法解决这个无味的问题中国风格网stylechina.com。他们已经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个以前没有记录的基因。有了这些知识,研究人员可能会带回味道。
他们不像过去那样制作它们
“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,为番茄改良提供了更多机会,”博伊斯汤普森研究所的生物信息学科学家张俊飞说。
“这些基因在不同番茄种群中的存在和缺失情况已经阐明了人类对所需性状的选择如何重塑番茄基因组。”
基因组是生物体基因及其功能的图谱。不出所料,基因组对个体生物进行了测序,而这些基因组又用于为其他物种创造一种参考基因组。另一方面,该团队的泛基因组包括来自725种不同栽培和密切相关的野生番茄的所有基因,揭示了原始参考基因组中缺失的4,873个基因。
那么我们的西红柿似乎有什么问题呢?味道在哪里?研究小组报告称,栽培番茄显示出广泛的物理和代谢变异,但总的来说,它们在驯化和后期繁殖过程中都经历了几次严重的瓶颈。实际上,这意味着今天的西红柿不是非常多样化的。
该团队解释说,现代育种者关注的是产量,保质期,抗病性和抗逆性等特性,这对种植者来说具有经济重要性。然而,泛基因组确实指出了我们可以用来改善味道的一些基因。
“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,”农业研究服务中心(ARS)的分子生物学家James Giovannoni解释说。 )和论文的共同作者。
“该基因通过催化许多脂质(脂肪)介导的挥发物 - 化合物的生物合成来影响水果风味,这些化合物易于蒸发并有助于香气。”
TomLoxC还促进了类胡萝卜素的产生 - 类胡萝卜素是一种衍生自类胡萝卜素的有机化学物质,包括维生素A前体,它们作为植物中各种反应的信号分子,包括环境胁迫。研究小组指出,这些化合物还含有多种花香和水果气味,这些气味对番茄的味道很重要。
较少版本的TomLoxC仅发现于2%的大型番茄或传家宝的大型番茄中。普通版本存在于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。”
研究小组表示,有了泛基因组,育种者应该能够迅速增加大规模生产的西红柿的味道,同时不会牺牲使其具有经济可行性的特性。
“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,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情况已经阐明了人类对所需性状的选择如何重塑番茄基因组,“费说。
该团队还预计,他们在泛基因组中发现的几乎新的番茄5000基因将帮助育种者以更进一步的方式改进它。西红柿虽然是水果,但在植物上是世界上吃得最多的蔬菜之一,年产量为1.82亿吨(价值超过600亿美元)。在美国,西红柿是仅次于土豆的第二大蔬菜。每个美国人每年平均吃20.3磅新鲜西红柿和另外73.3磅加工西红柿(根据2017年的数字估算)。
论文“番茄泛基因组揭示新基因和一种调节果实风味的稀有等位基因”已发表在Nature Genetics期刊上。