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鉴于密歇根州在全国酸樱桃产量方面名列前茅,密歇根州立大学的一组研究人员启动了一个项目,旨在识别与酸樱桃树晚开花相关的基因,以满足气候变化的需求。他们首先将晚开花的酸樱桃树的DNA序列与相关物种桃的基因组序列进行比较。
他们首先将开花迟缓的酸樱桃树的 DNA 序列与其近亲桃的基因组序列进行比较。然而,当这两个物种之间的遗传差异大大掩盖了它们的相似性时,他们大吃一惊。因此,研究团队接受了创建第一个带注释的蒙莫朗西酸樱桃基因组并确定编码每个基因的 DNA 片段的挑战。
“我天真地认为这将是一件容易的事;我们只需对一些早开花和晚开花的樱桃树进行测序,并将序列与桃子基因组进行比对,并在短短几周内得到答案,”密歇根州立大学农业与自然资源学院助理教授 Courtney Hollender 说。“我大错特错了。”
基因组包含生物体发育的所有基因和遗传指令。对其进行测序为研究人员提供了一张地图,例如,当他们试图种植一棵将在当季晚些时候开花的樱桃树时。对于 Hollender 的博士生 Charity Goeckeritz 来说,挫败感激发了她的好奇心。
“我试图将酸樱桃的 DNA 序列与桃子的基因组进行比对,但它们并没有很好地比对,”Goeckeritz 说。“我向所有人抱怨这件事,最后,我的一个朋友建议我们只对酸樱桃基因组进行测序。” 多亏了密歇根州立大学的 AgBioResearch 项目 GREEEN 或生成研究和扩展以满足经济和环境需求的资金,他们才能够做到这一点。
Hollender 和 Goeckeritz 与密歇根州立大学名誉教授 Amy Iezzoni 以及美国唯一的酸樱桃育种者合作;Iezzoni的博士生Kathleen Rhoades;Bob VanBuren,园艺系和密歇根州立大学植物恢复力研究所助理教授;MSU Genomics Core 主任 Kevin Childs;密歇根州立大学园艺系副教授 Patrick Edger。他们一起发现蒙莫朗西酸樱桃基因组比他们原先想象的更复杂。
复杂性来自酸樱桃的亲本植物染色体。酸樱桃是异源四倍体,这意味着它们不像人类那样拥有两组染色体,而是拥有至少两个不同物种的四组染色体。
“酸樱桃不仅每条染色体有四个拷贝,而且还是两个不同物种自然杂交的产物,”Goeckeritz 说。“地面樱桃Prunus fruticosa和甜樱桃Prunus avium可能发生在将近 200 万年前。”
在 Goeckeritz 使用基因组研究开花时间的同时,为该项目进行RNA测序或基因表达分析的 Rhoades 正在努力识别与特定水果性状相关的基因,例如颜色和硬度。
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