Генетики расшифровали и сопоставили геномы современных яблок и их древних прародителей и выделили две тысячи ранее неизвестных генов, в том числе те, которые связаны со вкусом яблок, их хрустящестью и подверженностью разным болезням.
«Благодаря этой информации селекционеры смогут выводить вкусные и устойчивые к болезням яблоки. К примеру, мы обнаружили, что ген, который связан с характерным хрустом яблок, расположен рядом с участком ДНК, который отвечает за предрасположенность к мокрой гнили. Зная их расположение, агрономы могут или удалить второй ген, или вывести такой сорт хрустящих яблок, который был бы его лишен», – рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник Института им. Бойса Томпсона (США) Чжанцзюнь Фэй.
Считается, что первые домашние яблони появились около четырех тысяч лет назад. Популярными они стали в эпоху Александра Македонского, то есть в 4 веке до н.э. Согласно исследованиям генетиков, родиной этого фрукта могут быть две разных области Евразии.
С одной стороны, на эту роль претендует Турция, где встречаются дикие родичи яблонь и где разных видов яблок очень много. С другой, прародиной яблонь может быть Центральная Азия, на территории которой растет прямой предок современных культурных сортов яблонь – яблоня Сиверса (Malus sieversii).
Три года назад Чжанцзюнь Фэй вместе с другими генетиками и археологами нашел доказательства в пользу второй теории. Тогда ученые нашли древние огрызки яблок на обочине Великого шелкового пути. Проанализировав их ДНК, исследователи попытались установить родину первых культурных сортов этого дерева.
Однако это мало чему помогло, так как в результате оказалось, что яблони произошли не от одного, а как минимум четырех диких видов этих деревьев, в том числе Malus sieversii и европейских диких яблонь (Malus sylvestris). На долю этих двух видов приходится примерно 90% генома, то есть они внесли решающий вклад в формирование культурной разновидности яблок. Однако не имея полного генома Malus sieversii и Malus sylvestris, ученые не могли точно этого сказать.
В своей новой работе Фэй и его коллеги заполнили этот пробел. Они полностью расшифровали геномы обоих видов и сопоставили их структуру с устройство ДНК яблок сорта «Гала», которые доминируют на мировом рынке. Ученые в ходе исследования надеялись понять, какие гены Malus sieversii и Malus sylvestris унаследовали их культурные потомки и какую роль они играют в формировании вкуса их плодов сейчас.
Исследование показало, что в геноме современных яблок содержится около 50 тыс. генов. От 28 до 40% из них растение унаследовало от азиатского прародителя, а еще от 25 до 37% – от европейских диких яблонь. Сравнение геномов показывает, что предки Галы и других сортов яблок пережили не один, а множество эпизодов гибридизации. Это подтверждает результаты изучения геномов древних яблок с Великого шелкового пути.
Благодаря сопоставлению устройства ДНК диких яблонь и их культурных родичей Фэю и его коллеги открыли две тысячи генов, о существовании которых биологи раньше не знали. Многие из них, как обнаружили исследователи, были непосредственно связаны со свойствами плодов и их стойкостью к болезням.
К их числу, к примеру, относится ген TAR, который управляет размерами плода, а также ген Ma1, который связан с кислым вкусом. Сравнение геномов показывает, что «Гала» и другие сорта унаследовали вариации этих генов, которые увеличивали размеры плода и уменьшали концентрацию кислот в них, от азиатских Malus sieversii. С другой стороны, вариации гена PG1, который отвечает за характерный хруст яблок, яблоки унаследовали от Malus sylvestris.
Ученые надеются, что дальнейшее изучение генома поможет вывести новые сорта яблонь, которые будут одновременно менее подвержены болезням и будут отличаться максимально вкусными плодами.
Статья опубликована в журнале Nature Genetics
Источник: ИТАР-ТАСС
