Heilpflanzenforschung enthüllt den genetischen Bauplan von Chaenomeles speciosa

Chaenomeles speciosa (2n=34), eine diploide Art innerhalb der Familie der Rosaceae, wird in der chinesischen Medizin traditionell wegen seiner verschiedenen gesundheitlichen Vorteile verwendet. Bisher hat der Mangel an Genomsequenzen und genetischen Studien Bemühungen zur Verbesserung seines medizinischen Werts behindert.

Jüngste Studien haben C. speciosa-Früchte als Quellen nützlicher Metaboliten wie Triterpenoide und Flavonoide identifiziert, was die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen unterstreicht, um die phytochemischen Grundlagen seiner medizinischen Verwendung zu verstehen. Doch während die Genomforschung an anderen Rosaceae-Mitgliedern Fortschritte gemacht hat, ist C. speciosa noch nicht sequenziert, was unser Verständnis seiner genetischen Ausstattung und der Biosynthese seiner Wirkstoffe einschränkt.

Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Ein Telomer-zu-Telomer-Referenzgenom bietet genetische Einblicke in die pentazyklische Triterpenoid-Biosynthese in Chaenomeles speciosa.“ In dieser Studie wurde das Genom von C. speciosa mithilfe eines Hybridansatzes sequenziert, der kurze Lesevorgänge, HiFi- und Hi-C-Sequenzierungstechniken kombinierte, was eine Genomgröße von etwa 650,4 MB mit einer Heterozygotierate von 2,1 % ergab.

Unter Verwendung von HiFi-Lesevorgängen führte der Assemblierungsprozess zu einer primären Assemblierung von 167 Contigs mit einer signifikanten N50-Länge, die mithilfe von Hi-C-Sequenzierungsdaten weiter aufgebaut wurde, um eine Assemblierung auf Chromosomenebene von 17 Pseudochromosomen zu erreichen. Die Analyse befasste sich auch intensiv mit den Haplotyp-spezifischen Assemblies und deckte Unterschiede in der Genomgröße, den Contig- und Scaffold-N50-Werten sowie dem GC-Gehalt zwischen den beiden identifizierten Haplotypen Hap 1 und Hap 2 auf. Darüber hinaus deckte die Forschung signifikante genetische Variationen auf, einschließlich SNPs und InDels zwischen diesen Haplotypen weist auf eine reiche genetische Vielfalt innerhalb von C. speciosa hin.

Die Genfamilienanalyse klärte das Vorhandensein artspezifischer Gene auf und lieferte Einblicke in die erweiterten und kontrahierten Genfamilien, wobei sie die einzigartige genetische Ausstattung der Pflanze und ihre Auswirkungen auf die Produktion von Sekundärmetaboliten hervorhob. Die Qualität des Genoms wurde durch verschiedene Metriken validiert, einschließlich der BUSCO-Analyse, die seine Vollständigkeit und Genauigkeit bestätigte.

Darüber hinaus bot die Studie eine vergleichende Perspektive mit anderen Arten und enthüllte Synteniebeziehungen und evolutionäre Erkenntnisse, insbesondere in Bezug auf Duplikationsereignisse im gesamten Genom und die Erweiterung transponierbarer Elemente, die maßgeblich an der Entwicklung des Genoms beteiligt waren.

Diese Zusammenstellung ermöglicht ein detailliertes Verständnis der genetischen Grundlagen für die Biosynthese von Oleanol- und Ursolsäuren, charakteristischen chemischen Markern von C. speciosa mit medizinischem Wert. Die Identifizierung und Erweiterung von Genfamilien, die mit diesen Verbindungen in Zusammenhang stehen, unterstreicht das Potenzial der Pflanze zur Produktion gesundheitsfördernder Metaboliten.

Insgesamt bildet diese genomische Ressource eine Grundlage für zukünftige genetische Studien und Züchtungsbemühungen, die auf die Verbesserung der medizinischen Eigenschaften von C. speciosa abzielen, und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der genetischen Forschung dieser medizinischen und essbaren Pflanze dar.