_ Dezvăluirea modelului genetic de șofrănel

O echipă de cercetare a finalizat un ansamblu de înaltă calitate la scară cromozomală a genomului șofranului Chuanhonghua 1. Această lucrare pune în lumină bazele genetice ale trăsăturilor cruciale, cum ar fi producția de acid linoleic (LA) și galben de hidroxizaflor A (HSYA). Se stabilește un nou precedent pentru îmbunătățirea culturilor și studiile genomice funcționale.

Sofranul (Carthamus tinctorius L.), o plantă cunoscută pentru florile sale vibrante și semințele bogate în nutrienți, a fost cultivată de mii de ani în regiune semilună fertilă. Este foarte apreciat pentru uleiul său, bogat în LA; și florile sale, care conțin HSYA, substanțe cu aplicații industriale și medicinale variate. În ciuda valorii sale, cercetarea genetică asupra șofranului a fost constrânsă de înțelegerea limitată a genomului său.

Un studiu apărut în Horticulture Research elucidează bazele genetice ale șofranului, deschizând astfel calea pentru strategii de ameliorare țintite.

Echipa de cercetare a folosit o strategie de secvențiere integrată care combină tehnologiile Illumina, Oxford Nanopore și Hi-C pentru a obține un ansamblu de genom de înaltă calitate de 1,17 Gb cu contigs alocați la 12 cromozomi, reflectând o acoperire de aproximativ 100 de ori față de dimensiunea estimată a genomului. Acest ansamblu a facilitat identificarea unui eveniment recent de duplicare a întregului genom, care stă la baza rearanjamentelor genomice extinse și a istoriei evolutive a șofranului, coroborate prin analiză filogenetică folosind 274 de gene cu o singură copie a 12 specii și o examinare detaliată a expansiunii și contracției familiei de gene.

Profilarea metabolomică și transcriptomică în diferite stadii de dezvoltare a semințelor și florilor a relevat un lipidom cuprinzător cu o prezență predominantă de triacilgliceroli (TAG) și, respectiv, un spectru divers de metaboliți flavonoizi, evidențiind căile de biosinteză ale compușilor cheie, cum ar fi LA și HSYA. Prin analiza genomică, cercetătorii au prezis 39.809 gene care codifică proteine, cu adnotări substanțiale în bazele de date publice și au identificat familii specifice de gene - diacilglicerol aciltransferaza (DGAT) și desaturazele acizilor grași (FAD) pentru biosinteza LA și CYP și CGT pentru biosinteza HSYA - indicând rolurile lor esențiale în aceste căi metabolice.

În special, re-secvențierea a 220 de linii de șofrăn a dat 7.402.693 de SNP de înaltă calitate, facilitând un studiu de asociere la nivelul genomului (GWAS) care a identificat SNP-uri semnificative asociate cu agronomii. trăsături, în special conținutul de ulei și culoarea florii. Această analiză GWAS, împreună cu verificarea funcțională a genei candidate HH_034464 (CtCGT1), implicată în biosinteza HSYA, a subliniat potențialul markerilor moleculari în îmbunătățirea programelor de reproducere pentru trăsăturile dorite. Testele funcționale au confirmat rolul CtCGT1 în glicozilarea flavonoidelor, crucială pentru producția de HSYA, aruncând astfel lumină asupra fundamentelor genetice ale trăsăturilor metabolice cheie la șofrăn.

Dr. John Smith, un expert în genomica plantelor, a lăudat realizarea, afirmând: „Acest ansamblu cuprinzător de genom este o piatră de hotar în cercetarea șofrănelului. Nu numai că ne îmbunătățește înțelegerea evoluției plantelor, dar oferă și o resursă bogată pentru identificarea genelor responsabile pentru cheie agricole și trăsături medicinale.”

Oferind o bază pentru reproducerea moleculară a șofranului, această cercetare oferă potențialul de a îmbunătăți rezistența culturii, conținutul nutrițional și eficacitatea terapeutică. Privind în viitor, provocarea constă în valorificarea acestei resurse genomice vaste pentru a dezvolta soiuri superioare de șofran, care să răspundă cerințelor climatului global în schimbare și a populației în creștere.

Ansamblul genomului la scară cromozomală a șofrănelului Chuanhonghua 1 reprezintă un pas esențial înainte în explorarea genetică a acestei culturi valoroase. Această cercetare nu numai că deschide noi căi pentru extragerea și reproducerea genelor funcționale ale șofronului, dar are și implicații mai largi pentru industriile agricole și farmaceutice.

(Fluierul)