科学家组装栽培番茄及其野生近缘种的泛基因组

由博伊斯汤普森植物研究所和美国农业部农业研究局领导的国际研究小组创建了一个泛基因组，捕获725种栽培和野生番茄的所有遗传信息，建立了有望提供帮助的资源育种者开发更多美味和可持续的品种。该研究小组发现了4,873个新基因，并确定了一种罕见的基因，可以使番茄变得更美味。

西红柿是最常吃的蔬菜之一 - 尽管它们实际上是植物性水果 - 全球年产量为1.82亿吨，价值超过600亿美元。

2017年美国西红柿消费量为9.2千克(20.3磅)，另外还有33.2千克(73.3磅)的人工食用西红柿。它们是仅次于马铃薯的美国消费量第二大的蔬菜。

虽然栽培番茄具有广泛的物理和代谢变异，但在其驯化和繁殖过程中存在几个严重的瓶颈。这意味着今天的西红柿具有狭窄的遗传基础。

番茄泛基因组有助于确定超出参考的其他基因可用于作物育种和改良。它包括来自725种不同栽培和密切相关的野生番茄的所有基因，揭示了原始参考基因组中缺失的4,873个基因。

“泛基因组基本上提供了参考基因组中不存在的其他基因库。育种者可以探索泛基因组中感兴趣的基因，并可能选择它们进行进一步育种以改善其番茄，“联合主要作者，博士汤普森植物研究所和美国研究员Zhangjun Fei博士说。农业部 - 农业研究局。

“构建这种泛基因组最重要的发现之一是标记为TomLoxC的罕见基因形式，其DNA基因启动子的版本大多不同，”共同主要作者James Giovannoni博士补充道，他是一名分子生物学家。博伊斯汤普森植物研究所和美国农业部农业研究局。

“该基因通过催化许多与脂质有关的挥发物的生物合成来影响水果的味道 - 这些化合物容易蒸发并有助于香气。”

此外，研究人员发现了TomLoxC的一个新角色 - 它促进了一组类胡萝卜素的产生，这些类胡萝卜素作为信号分子起作用，影响植物的各种反应，包括环境胁迫。该化合物还具有多种花香和水果气味，这些气味在番茄味道中很重要。

只有2%的老龄或传家宝栽培的大型番茄品种中发现了稀有版本的TomLoxC，尽管该品种存在于91%的葡萄干大小的野生番茄中，主要是茄子(Solanum pimpinellifolium)，这是栽培番茄的野生前身。它在新品种中变得越来越普遍。

Giovannoni博士说：“在西红柿驯化早期，似乎存在强烈的选择压力或者至少没有选择存在这种版本的TomLoxC。”

“这种形式在现代西红柿中流行的增加可能反映了育种者对改善风味的新兴趣。”

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