研究發(fā)現(xiàn)大型染色體互換是香蕉馴化的關(guān)鍵
香蕉是熱帶地區(qū)最重要的主要作物之一,在遠(yuǎn)距離運輸時非常謹(jǐn)慎,以滿足世界的胃口。今天,世界上超過一半的香蕉來自單一的卡文迪什品種,它們可能越來越容易受到威脅其生計的真菌的影響,例如毀滅性的巴拿馬病。
這就是為什么科學(xué)家們渴望了解其基因組的奧秘??ㄎ牡鲜补麑崨]有種子,沒有性繁殖(因此在遺傳上是相同的),并且有三組染色體(三倍體),這使得它的基因組很難排序。
卡文迪什香蕉的起源來自幾個Musa acuminata亞種,這些亞種在不同的東南亞地區(qū)和島嶼地理位置分離后發(fā)散。與其他馴化作物一樣,人們認(rèn)為人類遷徙有助于導(dǎo)致亞種和雜交種的出現(xiàn),從而導(dǎo)致生育力下降 - 但他們以其果肉豐富,種子含量低的美味水果而受到珍視。
2012年,CIRA法國研究所和法國國家測序中心的AngéliqueD'Hont小組完成了M. acuminata的參考基因組?,F(xiàn)在,他們可以利用新一代測序工具更好地探索香蕉基因組。幫助育種計劃的最終目標(biāo)是生產(chǎn)更堅硬,更抗病的香蕉。
使用各種測序和生物信息學(xué)工具,染色體成像和PCR技術(shù),他們首次確定了一個大的染色體交換,涉及染色體1和4上的兩個區(qū)域,并表明它可以阻止其后代中DNA的正確重組。 。
當(dāng)他們追蹤這些結(jié)構(gòu)的遺傳時,他們發(fā)現(xiàn)重排的染色體交換優(yōu)先傳遞給后代。
他們的研究結(jié)果對農(nóng)業(yè)很重要。在測試的三倍體品種亞組的一??半中發(fā)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu),突出了這種新的染色體結(jié)構(gòu)在香蕉作物中的實質(zhì)性貢獻。
“值得注意的是,這種結(jié)構(gòu)是在卡文迪什的甜點香蕉小組中發(fā)現(xiàn)的,它占全球香蕉產(chǎn)量的一半以上,”D'Hont說。
“這必然是降低肥力和三倍體品種形成的重要因素,因此,在香蕉馴化中。實際上,三倍體是香蕉農(nóng)藝性能最有效的倍性水平。這些特征產(chǎn)生了更有活力的植物,較大的果實和較高的不育性,導(dǎo)致果實中完全沒有種子。“
這些新發(fā)現(xiàn)可用于香蕉作物的育種計劃,以對抗可怕的巴拿馬病。“通過選擇適當(dāng)?shù)母改附M合,這種知識可以被用來促進重組或修復(fù)重排區(qū)域的等位基因組合,”D'Hont說。“我們期望在未來發(fā)現(xiàn)更多這些變異,這將有助于控制控制香蕉特征的基因之間的重組。”
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