„Vanille“ (XQC, Brassica-Sorte chinensis), eine Unterart von Brassica rapa chinensis, ist eine wichtige Gemüsepflanze aus der Familie der Brassicaceae, die für ihren intensiven, flüchtigen Duft bekannt ist. Trotz der erheblichen Fortschritte, die beim Verständnis der Genome von Brassica-Arten erzielt wurden, einschließlich der Entdeckung einer Verdreifachung des gesamten Genoms, bleibt das Genom von XQC unerforscht.
Im September 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Die hochwertige Sequenzierung des Genoms von Brassica rapa „XiangQingCai“ und die Erforschung der Genomentwicklung und der Gene im Zusammenhang mit dem flüchtigen Aroma.“
In dieser Studie wurde das Genom von XiangQingCai (XQC) mithilfe einer Kombination aus PacBio HiFi-, Illumina- und Hi-C-Technologien sequenziert und so eine detaillierte Genomkarte zur Erforschung der Duftstoffsynthese in Brassica bereitgestellt. Der Assemblierungsprozess ergab 150,73 GB an Genomdaten, was zu einem hochwertigen assemblierten Genom von etwa 466,10 MB mit bemerkenswerten Contig- und Gerüst-N50-Größen führte, was die Genauigkeit und Vollständigkeit der Assemblierung demonstrierte.
Dieser umfangreiche Datensatz ermöglichte die Zuordnung von 92,47 % der Sequenzen zu 10 XQC-Chromosomen und erreichte eine Read-Mapping-Rate von über 99,75 %, was die umfassende Abdeckung des Genoms unterstreicht. Die Annotation des Genoms ergab einen erheblichen Anteil (59,50 %) des Genoms als repetitive Sequenzen, wobei eine detaillierte Genvorhersage 47.570 Gene identifizierte, wobei 99,57 % anhand wichtiger Datenbanken annotiert wurden.
Die Studie analysierte Genfamilien in XQC und verwandten Arten und ergab 49.906 Genfamilien, mit besonderem Augenmerk auf Genfamilien, die nur für XQC gelten. Schätzungen der Divergenzzeit deuteten auf eine enge Verwandtschaft und Syntenie mit B. rapa QGC und Pakchoi hin und legten einen Divergenzzeitrahmen vor 1,1–1,4 Millionen Jahren fest.
Die Untersuchung von Polyploidisierungsereignissen mittels Ks-Wert-Analyse zeigte das Auftreten von vier signifikanten Polyploidisierungsereignissen, einschließlich einer kürzlich erfolgten Verdreifachung des gesamten Genoms. Syntenische und globale Alignment-Analysen lieferten Einblicke in den Genverlust und die Retention nach der Polyploidisierung und verbesserten unser Verständnis der genomischen Entwicklung von XQC.
Darüber hinaus identifizierte die Studie Gene, die am Terpenoid-Biosyntheseweg beteiligt sind und für die Bildung flüchtiger Aromen entscheidend sind, und beleuchtete die Entwicklung der TPS-Genfamilie, die eine entscheidende Rolle bei der Terpenoid-Biosynthese spielt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Analyse nicht nur das Genom von XQC auf Chromosomenebene etabliert, sondern auch den Grundstein für zukünftige Genomstudien von B. rapa legt und umfangreiche Ressourcen zum Verständnis der molekularen Mechanismen hinter der Duftstoffsynthese und der regulatorischen Netzwerke innerhalb von Brassicaceae bietet.
Mehr Informationen:
Zhaokun Liu et al., Die hochwertige Sequenzierung des Genoms von Brassica rapa „XiangQingCai“ und die Erforschung der Genomentwicklung und der Gene im Zusammenhang mit flüchtigem Aroma, Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad187