ДНК тропического фруктового дерева имеет на удивление мало генов
Тропическое дерево, чьи плоды богаты витаминами, стало пятым цветковым растением, раскрывшим свой геном. Международная группа исследователей представила проект каталога генетической информации, необходимой для производства папайи.
Исследователи впервые составили геном трансгенной плодовой культуры - разновидность папайи была генетически модифицирована для защиты от вируса. Работа поможет ученым разработать быстрый способ определения пола дерева папайи - растения с мужскими и женскими цветками - единственные, которые выращиваются для получения фруктов, но в настоящее время эти растения нельзя отличить от полностью мужских или полностью женских. растения, пока деревьям не исполнится 3-4 месяца.«Это действительно поможет фермерам», - говорит Максудул Алам, руководитель проекта в Гавайском университете в Маноа.
Работа также проливает свет на то, как генетический план растений менялся с течением времени эволюции и с момента одомашнивания, комментирует ботаник Елена Крамер из Гарвардского университета. «Это также поможет нам понять геномы диких животных», - говорит она.
Для размера своего генома - около 372 миллионов букв кода ДНК - у папайи на удивление мало генов - менее 25 000, сообщают исследователи в журнале Nature от 23 апреля. Рис, виноград и тополь имеют геномы примерно одинакового размера, но имеют на 6 000-20 000 генов больше, чем папайя. Это несоответствие предполагает, что у папайи не было дублирования всего генома, как у многих ее родственников, говорит Рэй Мин из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. Но растение может компенсировать отсутствие некоторых генов, заставив другие гены выполнять многозадачные функции. Исследователи обнаружили удивительное количество генов, известных как гены MADS-box - 171 по сравнению с 78 у риса - гены уровня управления, которые, как известно, влияют на развитие, включая и выключая другие гены в нужное время.
Как и следовало ожидать, инструкции по созданию и использованию папайи включают в себя множество генов, отвечающих за выработку летучих веществ, ароматических соединений, которые придают фруктам и цветам такой приятный запах. Например, команда обнаружила 24 гена только для производства лимонена, основного вещества цитрусового запаха, в то время как в геноме горчицы Arabidopsis всего четыре гена лимонена. Но гены, связанные с поддержанием синхронизации развития растения с циклами света и темноты, похоже, отошли на второй план - папайя имеет только 49 процентов генов тополя, которые реагируют на свет и темноту. Исследователи предполагают, что эти гены могут быть менее важны в тропиках, где циклы дня и ночи не сильно меняются в течение года..
Команда Алама также просканировала геном на наличие чужеродных фрагментов ДНК, которые были вставлены, когда растение было вакцинировано против подлого вируса кольцевой пятнистости папайи, который разорял фермы на Гавайях в 1990-х годах. Ученые сообщают, что три из этих трансгенных фрагментов были обнаружены, и ни один из них не был вставлен в функциональные гены.
Каталогизация генома не только даст информацию об усилиях по выращиванию папайи, но и продвинет исследования путей биосинтеза растения, включая создание фермента папаина, размягчающего мясо. Сообщается, что этот энергетический фермент может переваривать постное мясо, в 35 раз превышающее его собственный вес, а также используется для очистки ран от разложившейся плоти.