Исследователи Сельскохозяйственного университета Хуачжуна установили происхождение цитрусовых культур и генетическое происхождение терпкого вкуса их плодов.
Цитрусовые культуры – вечнозеленые растения, имеющие большое промышленное значение. Плоды цитрусовых обладают весьма высокими вкусовыми, пищевыми и диетическими свойствами, они содержат сахара, кислоты, минеральные соли, витамины С, D, РР.
Количество разнообразных культур, полученных в результате гибридизации различных видов цитрусовых, гораздо больше, чем у яблок или винограда. Например, терпкие цитрусовые — от кумкватов размером с оливку до больших помело, многие из них имеют круглую форму, но некоторые, такие как, пальчиковый лайм, вытянутые, другие — пальчатый цитрон (рука Будды) — растут в виде странных шишковатых сегментов.
Попытки точно определить, где именно возникла эта разнообразная, интенсивно культивируемая группа плодовых растений, не дают покоя многим исследователям.
В новом исследовании был использован генетический подход к выяснению происхождения апельсинов и родственных цитрусовых. Были проанализированы геномы сотен видов из подсемейства Aurantioideae, и сделан вывод, что родственные цитрусовым фрукты, скорее всего, возникли на древнем Индийском субконтиненте, а в южно-центральной части Китая их острый вкус стал более разнообразным.
Aurantioideae (Померанцевые) — подсемейство, включающая в себя более 33 родов плодоносящих растений, распространенных в Азии, Африке и Полинезии. Сюда входит род Citrus, представители которого (такие как апельсины, грейпфруты, мандарины, лимоны и лаймы) выращивают по всему миру.
Собранные геномы 12 видов сравнили с 314 существующими генетическими записями представителей подсемейства Aurantioideae. С помощью составленного филогенетического дерева определили, как связаны между собой различные сорта и группы, что дало сведения о том, когда и где возникли определенные виды.
Было показано, что предшественники цитрусовых возникли более 25 миллионов лет назад на Индийском субконтиненте, когда он надвигался на континентальную Азию (в процессе чего образовались Гималаи). После столкновения континентов эти предки цитрусовых распространились в Азии, о чем свидетельствуют ископаемые цитрусоподобные растения, обнаруженные на юге Китая. Исследователи предполагают, что настоящие виды цитрусовых, такие как мандарины и апельсины, появились на юге центрального Китая около восьми миллионов лет назад, другие ранние виды цитрусовых, включая помело и цитрон, появились немного позже в предгорьях Гималаев. Несколько миллионов лет назад резкое изменение местного климата, в результате которого местность превратилась из относительно сухой тропической зоны в более влажный климат с преобладанием муссонов, обеспечило идеальные условия для выращивания.
Собрав столь подробную генетическую базу данных по всему подсемейству Померанцевые, исследователи также обнаружили, что цитрусовые сильно отличаются от своих родственников по экспрессии гена PH4, который играет важную роль в определении количества лимонной кислоты — ключевого компонента вкуса. В цитрусовых, где экспрессия гена PH4 была выше, ее концентрация была гораздо больше. Это оказывает большое влияние на вкусовые качества плодов: малые концентрации лимонной кислоты придают апельсинам сладкую терпкость, а большие — лимонам и лаймам терпкость, вызывающую резкие и неприятные ощущения.
Уточнение генетического происхождения цитрусовых имеет решающее значение для эффективного сохранения растений, исследование также позволяет определить, какие сорта следует сохранять в генетических банках для поддержания разнообразия.
Во Всероссийском центре карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») проводят исследования по различным научным направлениям, таким как диагностика вредных организмов, разработка методов биологической защиты растений, производство шмелей и другие. Ученые изучают разнообразные подходы для получения и сохранения максимального урожая высокого качества. Коллектив ФГБУ «ВНИИКР» приглашает к сотрудничеству в научной и практической сферах сельского хозяйства.
Источник: Huang, Y., He, J., Xu, Y. et al. Pangenome analysis provides insight into the evolution of the orange subfamily and a key gene for citric acid accumulation in citrus fruits. Nat Genet 55, 1964–1975 (2023). https://doi.org/10.1038/s41588-023-01516-6