Οι ερευνητές ανακάλυψαν την κρυμμένη πολυπλοκότητα του γονιδιώματος της τάρτας κερασιού Montmorency

Επειδή το Μίτσιγκαν είναι ο κορυφαίος παραγωγός κερασιών τάρτας στη χώρα, οι ερευνητές του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν αναζητούν γονίδια που σχετίζονται με τις τάρτες κερασιές που ανθίζουν αργότερα κατά τη διάρκεια της σεζόν για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της κλιματικής αλλαγής. Ξεκίνησαν συγκρίνοντας αλληλουχίες DNA από όψιμες ανθισμένες κερασιές με το γονιδίωμα της αλληλουχίας ενός συγγενούς είδους, της ροδακινιάς. Ωστόσο, προς έκπληξη για τους ερευνητές, οι γενετικές διαφορές μεταξύ των ειδών αντιστάθμισαν τις ομοιότητες. Αυτό οδήγησε την ομάδα να δημιουργήσει το πρώτο σχολιασμένο γονιδίωμα κερασιού τάρτας Montmorency και να αναγνωρίσει τα τμήματα DNA που κωδικοποιούν για κάθε γονίδιο.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Έρευνα στη Φυτοκομία.

«Σκέφτηκα ότι θα ήταν μια εύκολη προσπάθεια· απλώς θα βάλαμε σε σειρά μερικές πρώιμες και αργά ανθισμένες κερασιές και θα ευθυγραμμίσουμε τις αλληλουχίες με το γονιδίωμα της ροδακινιάς και θα λάβαμε μια απάντηση σε λίγες μόνο εβδομάδες», είπε η Courtney Hollender, βοηθός. καθηγητής στο Κολλέγιο Γεωργίας και Φυσικών Πόρων στο MSU. «Δεν θα μπορούσα να κάνω περισσότερο λάθος».

Τα γονιδιώματα περιέχουν όλα τα γονίδια και τις γενετικές οδηγίες για την ανάπτυξη ενός οργανισμού. Η ακολουθία του παρέχει έναν χάρτη για τους ερευνητές όταν προσπαθούν —για παράδειγμα— να φυτέψουν μια κερασιά που θα ανθίσει αργότερα μέσα στην εποχή. Για την υποψήφια διδάκτορα του Hollender, Charity Goeckeritz, μια άσκηση απογοήτευσης της κέντρισε την περιέργεια.

«Προσπαθούσα να ευθυγραμμίσω τις αλληλουχίες DNA της τάρτας με το γονιδίωμα του ροδάκινου και απλώς δεν ευθυγραμμίστηκαν καλά», είπε ο Goeckeritz. «Το παραπονιόμουν σε όλους και, τελικά, ένας από τους φίλους μου πρότεινε να ακολουθήσουμε το γονιδίωμα της τάρτας κερασιού».

Ο Hollender και ο Goeckeritz συνεργάστηκαν με την Amy Iezzoni, επίτιμη καθηγήτρια του MSU και τον μοναδικό εκτροφέα κερασιών της χώρας. Kathleen Rhoades, διδακτορική φοιτήτρια του Iezzoni. Bob VanBuren, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Οπωροκηπευτικών και Ανθεκτικών Φυτών του MSU. Kevin Childs, διευθυντής του MSU Genomics Core. και Patrick Edger, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Οπωροκηπευτικών του MSU. Μαζί διαπίστωσαν ότι το γονιδίωμα της τάρτας κερασιού Montmorency ήταν πιο περίπλοκο από ό,τι πίστευαν αρχικά.

Η πολυπλοκότητα προέρχεται από τα χρωμοσώματα του μητρικού φυτού της τάρτας. Τα τάρτα κεράσια είναι αλλοτετραπλοειδή, που σημαίνει ότι αντί να έχουν δύο σετ χρωμοσωμάτων όπως οι άνθρωποι, έχουν τέσσερα σετ από τουλάχιστον δύο διαφορετικά είδη.

«Το τάρτα κεράσι όχι μόνο έχει τέσσερα αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα, αλλά είναι επίσης το προϊόν μιας φυσικής διασταύρωσης μεταξύ δύο διαφορετικών ειδών», λέει ο Goeckeritz, «το αλεσμένο κεράσι, Prunus fruticosa, και το γλυκό κεράσι, Prunus avium, το οποίο μπορεί να συνέβη πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια».

Ενώ ο Goeckeritz χρησιμοποιεί το γονιδίωμα για να μελετήσει τον χρόνο ανθοφορίας, ο Rhoades, ο οποίος πραγματοποίησε ανάλυση αλληλουχίας RNA ή ανάλυση γονιδιακής έκφρασης για το έργο, εργάζεται για τον εντοπισμό γονιδίων που σχετίζονται με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά του καρπού, όπως το χρώμα και η σταθερότητα.

Η διαθεσιμότητα της ακολουθίας γονιδιώματος τάρτας κερασιού Montmorency ανοίγει δυνατότητες για μια τεράστια μελλοντική έρευνα που τελικά θα ωφελήσει τη βιομηχανία και τον καταναλωτή καλλιεργώντας περισσότερα δέντρα που αντέχουν διαφορετικές εποχές της άνοιξης και του καλοκαιριού. παράγουν περισσότερα κεράσια.

«Πριν από αυτό το γονιδίωμα, υπήρχαν κάποιες αλληλουχίες για τάρτα κεράσια, αλλά δεν ήταν μια πλήρης εικόνα, και ήθελα απλώς να έχω το γονιδίωμα για σκοπούς έρευνας και αναπαραγωγής», είπε ο Χόλεντερ. «Τώρα έχουμε μια πλήρη εικόνα και αυτή η έρευνα θα έχει σημαντικό αντίκτυπο σε όλες τις μελλοντικές προσπάθειες έρευνας και εκτροφής τάρτας σε όλο τον κόσμο».