Сложное генетическое прошлое садовых сортов петунии

Международный консорциум исследователей упорядочил два диких родительских вида одомашненной петунии.

Результаты исследования, опубликованные в журнале «Nature Plants» (Природа Растения), показали, что петуния имеет сложную генетическую историю, претерпело утроение генома, имеет родство со всеми паслёновыми, и её особо динамическая часть генома содержит отдельные гены для цвета и аромата.

Учёные использовали петунию для изучения биологических вопросов, связанных с симбиозом, самооплодотворением и циркадными ритмами.

Одомашненные петунии ( Petunia hybrida ) представляют собой гибрид двух диких видов; один является небольшим фиолетовым цветком и называется Петуния Inflata; второй родитель — большой белый цветок под названием Петуния axillaris. Благодаря интенсивной селекции на протяжении последних 200 лет, люди создали множество различных сортов петунии — они цветут практически любым цветом из спектра радуги.

Сложное генетическое прошлое садовых сортов петунии

В то время как исследователи ожидали, что каждый цветок в саду петунии получил около половины своих генов от каждого из родителей, вместо этого оказалось, что геном гибридного растения состоит на 80% из белой петунии и только на 10% из фиолетовой петунии.

Оставшиеся 10% генов оказались мозаикой — биты и куски последовательностей каждого из родителей, смешанные друг с другом. В будущей работе, Аурелиано Bombarely (доцент кафедры садоводства в Вирджинском политехническом институте) планирует исследовать происхождение этих мозаичных генов.

Фиолетовый Petunia, как только отошёл от своего первоначального генома, принял новую стратегию опыления. Фиолетовые петунии своим ярким цветом привлекают пчёл, но как только они теряют свой пигмент, чтобы стать белыми, и начинают источать новые пахучие соединения, они становятся привлекательными для бражников hawkmoths как опылителей, вместо пчёл.

Сложное генетическое прошлое садовых сортов петунии

Родительские геномы показали, что транскрипционные факторы, которые способствовали этому переключению, могут быть найдены в особо динамичной части генома, которая также несёт ответственность за большое разнообразие цветочной палитры, которую петунии могут производить.

Петунии принадлежат семье паслёновых и являются потомками одного и того же растения, породившего помидоры, перец, картофель и баклажаны. Геномы родителей петунии показывают, что петуния прошли по крайней мере одно отдельное важное событие hexaploidization, когда число её хромосом утроилось. Это событие удалило петунии от томатов и других паслёновых культур. Возможно, это произошло около 30 миллионов лет назад.

«Эти результаты представляют собой огромный вклад в исследование паслёновых» , сказал Лукас Мюллер, соавтор и доцент (учёный из Бойс Томпсон института). «Они дополняют карту геномов, полученных в последние несколько лет, таких как помидоры, картофель и перец. Помимо использования растений петуния в озеленении, её использовали для изучения заменяемых элементов: это такие кусочки ДНК, которые могут перемещаться независимо друг от друга вокруг генома — и её использовали в качестве модели для развития цветка, производства аромата и взаимодействия с опылителем.

В исследованиях приняли участие и другие учёные: Томас Симс из Университета Северного Иллинойса, Франческа Quattroccio из Университета Амстердама, Cris Kuhlemeier из Бернского университета в Швейцарии, Том Gerats из университет Неймегена в Нидерландах, Мишель Мозер из Университета Берна. Последовательность генома петунии описана в Sol Genomics Network, которая находится в ведении Лукаса Мюллера.

Известные гибриды в мире растений

Помидоры получат распространение как лекарство от старости

Несколько растений способных удивить мир