Markerii ADN nedivulgati în cercetarea genetică a strugurilor dezvăluie ceea ce face ca floarea să fie perfectă

Sexul cu flori este un factor important în reproducerea soiurilor de calitate.

Vinurile de masă și strugurii există datorită unui schimb genetic atât de rar, încât natura sa întâmplat doar de două ori în ultimii 6 milioane de ani. Și de la domesticirea strugurilor în urmă cu 8.000 de ani, reproducerea a rămas un joc de noroc.

Atunci când cultivatorii de astăzi cultivă noi soiuri – încercând să producă struguri cu gust mai bun și rezistenți la boli – crescătorii au nevoie de doi până la patru ani pentru a afla dacă au ingredientele genetice pentru floarea perfectă.

Femelele depun fructe, dar produc polen steril. Bărbații au stamine pentru polen, dar nu au fructe. Floarea perfectă, totuși, poartă ambele gene sexuale și se poate autopoleniza. Aceste soiuri hermafrodite produc în general grupuri mai mari de fructe de pădure care au un gust mai bun și sunt cele pe care cercetătorii le folosesc pentru creșterea suplimentară.

Acum, oamenii de știință Cornell au lucrat cu Universitatea din California, Davis, pentru a identifica ADN markeri care determină sexul unei flori de struguri. În acest proces, au identificat și rădăcinile genetice ale florii perfecte. Lucrarea lor, „Multiple recombinări independente au dus la hermafroditism în viță de vie”, publicată pe 13 aprilie 2021, publicată în Lucrările Academiei Naționale de Științe.

„Aceasta este prima dovadă genomică că unele flori de struguri au mai multe rădăcini independente”, a declarat Jason Londo, corespondent de hârtie și genetician de cercetare la Unitatea de genetică a strugurilor a USDA-Serviciul de cercetare agricolă (USDA-ARS), cu sediul la Cornell AgriTech. Londo este, de asemenea, profesor asociat de horticultură la Școala de Științe Integrative a Plantelor (SIPS), care face parte din Colegiul de Agricultură și Științe ale Vieții.

„Acest studiu este important pentru reproducere și producție, deoarece am conceput markeri genetici pentru a vă spune semnătura exactă a fiecărei vițe de vie”, spune Londo, „astfel încât crescătorii să poată alege să păstreze combinațiile dorite doar pentru viitor.”

Astăzi, majoritatea strugurilor cultivați sunt hermafroditi, dar toți membrii sălbatici ai genului Vitis au doar flori masculine sau feminine. Pe măsură ce crescătorii încearcă să încorporeze genele rezistente la boli ale speciilor sălbatice în noi linii de reproducere, capacitatea de a examina răsadurile pentru sexul florilor a devenit din ce în ce mai importantă. Și din moment ce strugurii pot fi determinați doar din semințe, crescătorii petrec mult timp și resurse culegând viță de vie, doar pentru a le arunca câțiva ani în jos, în timp ce învață că sunt soiuri de un singur sex.

În cadrul studiului, echipa a examinat secvențele ADN ale sutelor de genomi de struguri sălbatici și domoliți pentru a identifica regiunile unice care determină sexul pentru speciile masculine, feminine și hermafrodite. Ei au trasat actualul ADN hermafroditic înapoi la două evenimente de recombinare separate, care au avut loc undeva între 6 milioane și 8.000 de ani în urmă.

Londo teoretizează că biologii antici s-au împiedicat de vița de vie cu randament ridicat și au colectat semințe sau butași pentru propriile nevoi – înghețând caracteristica florii hermafrodite din strugurii îmblânziți folosiți astăzi.

Mulți struguri de vin pot fi urmăriți până la primul sau al doilea fond de gene. Culturi precum cabernet franc, cabernet sauvignon, merlot și Thompson fără sămânță sunt toate din primul fond de gene. Familia pinot, sauvignon blanc și gamay noir provin din al doilea fond de gene.

Ceea ce face ca siardonnay și riesling să fie unice este că ele poartă gene de la ambele evenimente. Londo a spus că acest lucru arată că strugurii antici au încrucișat strugurii între cele două bazine genetice, ceea ce a creat unele dintre cele mai importante soiuri de astăzi.

Documentarea markerilor genetici pentru identificarea tipurilor de flori masculine, feminine și perfecte va ajuta în cele din urmă la accelerarea dezvoltării soiurilor și la reducerea costurilor programelor de reproducere.

„Cu cât sunt identificați mai mulți markeri ADN de struguri, cu atât mai mulți crescători pot promova industria vinului și a strugurilor”, a spus Bruce Reisch, coautor și profesor în departamentele SIPS de Horticultură și Creștere a Plantelor și Genetică. „Tehnologiile moderne de secvențiere genetică și colaborările multi-instituționale de cercetare sunt esențiale pentru a pune struguri mai buni la dispoziția cultivatorilor.”

Referință: „Mai multe recombinații independente au dus la hermafroditism în struguri” de Cheng Zou, Mélanie Massonnet, Andrea Minio, Sagar Patel, Victor Llaca, Avinash Karn, Fred Gouker, Lance Cadle-Davidson, Bruce Reisch, Anne Fennell, Dario Cantu, Qi Sun și Jason P. Londo, 9 aprilie 2021, Lucrările Academiei Naționale de Științe.
DOI: 10.1073 / pnas.2023548118

Finanțarea pentru acest studiu a fost asigurată de finanțarea competitivă a Inițiativei de cercetare a culturilor de specialitate de la Institutul Național de Alimentație și Agricultură al USDA.

Co-autorii lucrării includ, de asemenea, Cheng Zou și Qi Sun de la Institutul de Biotehnologie Cornell; Melánie Massonnet, Andrea Minio și Dario Cantu la UC Davis; Lance Cadle-Davidson la Unitatea de genetică a strugurilor USDA-ARS; Victor Llaca în Corteva Agriscience; Avinash Karn și Fred Gouker în cadrul Departamentului de Horticultură SIPS; și Sagar Patel și Anne Fennell de la Universitatea de Stat din Dakota de Sud.

Erin Rodger este managerul principal de marketing și comunicare al Cornell AgriTech.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.