В сочной красной мякоти клубники лежит глубокая история, которая охватывает как минимум три континента и сотни тысяч лет.
Генетическое наследие этого ценного десертного фрукта было создано природой, его современное совершенствование было проведено коренными народами мапуче в Южной Америке, мореходным французским шпионом и любящим растение подростком, который собирал фрукты, чтобы подарить их королю.
Многие истории, которые подчеркивают историю современной клубники, связаны с ее современным выращиванием, а также с происхождением, которое охватывает значительную часть земного шара.
Доказательства этой богатой истории заперты в хромосомах клетки, каждая из которых хранит сложную историю, которая говорит об историческом происхождении клубники и генетическом потенциале для будущего производства.
Полный генетический сборник коммерческой клубники до сих пор остается секретом для исследователей. По сравнению с другими экономически важными видами растений, коммерческая клубника не спешила привлечь молекулярное внимание: в 2003 году в открытых базах данных было только 58 небольших и в основном неправильно аннотированных последовательностей ДНК.
Разматывать прошлое
В то время как коллекция хромосом современной клубники является геномно сложной, ее основной геном является одним из самых простых среди сельскохозяйственных растений. Коммерческая клубника - это октоплоид, что означает, что каждая клетка содержит остатки четырех отдельных диплоидных субгеном предков, которые лежат в основе формы и функции клубники. Изучение происхождения этих четырех субгеномных комплементов началось в начале 20-го века, с изучения мейотического спаривания, которая позволяет предположить, что предок существующего диплоидного вида участвовал в геноме осьминогов. Небольшие намеки на идентичность других доноров субгенома пришли из генетического анализа и различных реконструкций, наряду с некоторыми молекулярными и цитологическими данными, которые предоставили критические подсказки.
Раскрытие геномной структуры и функции
Полная последовательность октоплоидной клубники дает представление об элементах, которые формируют функциональные субгеномные взаимодействия. Коммерческая клубника обеспечивает идеальную модель для изучения индуцированного гибридизацией геномного шока. Массовое ремоделирование генома происходит, когда геномы разных видов вынуждены сожительствовать внутри одного ядра. Субгеном, доминирует в количестве генов и экспрессии генов.
Известно, что экспрессия генов подавляется близостью к транспонируемым элементам и обнаруженный геном в клубнике поддерживает относительно низкое содержание транспортируемых элементов. В 1 миллион лет после случайного формирования гибридного октоплоидного генома, рудиментарные участки вытеснили гены-предки и их последовательности.
Было выявлено несколько механизмов этого явления.
Аберрантный кроссинговер между очень похожими субгеномами клубники во время мейоза привел к неравным хромосомным обменам и конверсии генов. В тысячелетиях мейоза субгеномы клубники становились все более и более похожими. Это сходство является частью того, что делало разграничение четырех субгеномов клубники столь сложным, используя традиционные методы. Это основа для того, что сделало соединение черт с определенными генами столь сложным.
О таких предвзятых обменах во время рекомбинации хромосом сообщалось в других аллополиплоидах, и считается, что они связаны с доминированием субгенома. Опять же, выяснение полной последовательности октоплоидов позволяет ученым начать анализировать, как доминирующий субгеном формировал геном в целом в процессе отбора.
Отличным примером является набор R-генов или генов, имеющих отношение к устойчивости растений к болезням. Исследователи идентифицируют различные подтипы и отмечают их значительное расширение только по диплоидному геному. Эти результаты представляют большой интерес, поскольку у клубники было охарактеризовано несколько генов устойчивости, и они могут представлять новые инструменты для разработки молекулярных маркеров, которые позволят селекционерам объединять несколько генов устойчивости в единый генетический фон.
Такие успехи будут иметь большое значение для увеличения устойчивого производства клубники.
Открытие полной последовательности генов клубники позволила сделать то, что делают большинство высококачественных геномных ресурсов - они позволяют осмысленно задавать больше вопросов. В этом случае информация решает многовековой вопрос о составе субгенома, дает представление о том, как эти субгеномы организованы и взаимодействуют, и раскрывает полный список деталей, как сделать очень ценный и питательный плод.
Данное открытие теперь может быть использован для практического применения в селекции для улучшения клубники и повышения экономической и экологической жизнеспособности ее производства.
