В исследовании, опубликованном в июньском выпуске журнала Nature Biotechnology за 2014 год, международный консорциум исследователей из США, Франции, Италии, Испании и Бразилии проанализировал и сравнил последовательности генома десяти различных сортов цитрусовых, включая кисло-сладкий апельсин и несколько важных сортов мандарина и поммело. Консорциум, возглавляемый Фредом Гмиттером из Центра исследований и образования цитрусовых при Университете Флориды, обнаружил, что эти разнообразные сорта произошли от двух диких видов цитрусовых, которые разошлись в Юго-Восточной Азии более пяти миллионов лет назад.По словам Гмиттера, Объединенный институт генома Министерства энергетики США (DOE JGI) внес свой вклад в пилотный проект по цитрусовым, используя свой опыт в геномике растений и возможности для высокопроизводительного секвенирования.
Первоначальная поддержка усилий по выращиванию цитрусовых возникла 10 лет назад под эгидой первого раунда программы Community Science Program (CSP — ранее Community Sequencing Program), которая направлена ??на создание научных сообществ вокруг краеугольных видов, имеющих отношение к миссиям Министерства энергетики в области биоэнергетики. круговорот углерода и биогеохимия. Во Флориде только что началось промышленное производство по перенаправлению пяти миллионов тонн ежегодно образующихся цитрусовых отходов, образующихся там из малоценных кормов для крупного рогатого скота, на производство этанола в качестве топлива.
Анализ признаков цитрусовых, проведенный исследовательской группой, будет полезен для стратегий селекции, выходящих за рамки важных агрономических признаков.Один из этих диких видов породил культивируемый pummelo, самый большой цитрусовый фрукт, вес которого часто может составлять от двух до четырех фунтов. Удивительно, но маленькие, легко очищаемые мандарины, напротив, оказались генетической смесью второго вида и pummelo. Сладкий апельсин, наиболее широко выращиваемый сорт цитрусовых во всем мире, оказался сложным генетическим гибридом мандарина и поммело, что, по-видимому, объясняет его уникальные качества.
Было обнаружено, что севилья или кислый апельсин, обычно используемые в мармеладе, являются неродственным межвидовым гибридом.Поскольку сорта цитрусовых воспроизводятся бесполым путем вегетативным размножением, деревья, дающие определенный тип фруктов, обычно генетически идентичны. Эта стратегия выращивания дает однородные высококачественные плоды, но имеет недостаток, заключающийся в том, что если одно дерево подвержено болезням, то подвержены все они.
Делая вывод о прошлых событиях гибридизации, которые привели к появлению этих распространенных сортов цитрусовых — либо в диких популяциях до одомашнивания, либо в ходе ранних недокументированных селекционных усилий, направленных на человека, — команда надеется реализовать стратегии улучшения цитрусовых, включая устойчивость к озеленению и другие болезни. «Теперь, когда мы понимаем генетическую структуру сладкого апельсина, например, мы можем представить себе воспроизведение неизвестных ранних стадий одомашнивания цитрусовых с использованием современных методов селекции, которые могли бы опираться на более широкий круг естественных вариаций и устойчивости», — сказал Гмиттер.Геномы, представленные в опубликованном исследовании, включали пуммело, апельсины и мандарины. Одной из последовательностей был высококачественный эталонный геном мандарина Clementine, секвенированный международным консорциумом, включая Genoscope во Франции, Институт геномных приложений в Италии, DOE JGI и Институт биотехнологии HudsonAlpha при участии исследователей из Испании и США.
Бразилия. Другой был геном сладкого апельсина, разработанный совместно исследователями из DOE JGI, Университета Флориды и 454 Life Sciences, компании Roche.
Понимая взаимосвязь между различными культивируемыми видами с тем, что они называют «очень узким генетическим разнообразием», исследователи надеются обеспечить последовательное улучшение, которое может привести к появлению сельскохозяйственных культур, более устойчивых к болезням и стрессам, таким как изменения окружающей среды.Анализ показал, что, хотя pummelos представляют собой один вид цитрусовых (Citrus maxima), этого нельзя сказать о культивируемых мандаринах, даже о тех, которые долгое время считались не смешанными с другими сортами.
Сравнение последовательностей так называемых «традиционных» мандаринов, таких как азиатский сорт Ponkan и средиземноморский сорт Willowleaf, с мандаринами, известными как полученные гибриды, показало, что все они содержат сегменты генома pummelo. «Дикий» мандарин мангшань из Китая является исключением из правил, поскольку его геном показал, что на самом деле он был отдельным видом от других культивируемых мандаринов.Полученные данные перекликаются с шуткой Гмиттера, когда он выступал на 7-й ежегодной конференции DOE JGI по геномике энергетики.
Встреча по вопросам окружающей среды в марте 2012 года. «У цитрусовых есть кровосмесительные гены», — сказал он аудитории. «Нет ничего чистого».