Studie identifiziert Schlüsselmerkmale und Gene zur Steigerung der Obstproduktion

Ein Forschungsteam untersuchte 71 Zitrusarten und -sorten anhand von über 56.000 Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) und 37 Blattreflexionsparametern, um mit der Photosynthese verbundene Merkmale zu untersuchen. Sie identifizierten vier verschiedene Cluster miteinander verbundener Merkmale und fanden 125 genomische Loci und 189 Gene, die mit diesen Merkmalen in Zusammenhang stehen. Diese Forschung liefert wertvolle Einblicke in die genetischen und physiologischen Mechanismen der Photosynthese und kann möglicherweise zu einer verbesserten Züchtung und Bewirtschaftung der Obstgärten führen, um die Fruchtproduktion und Baumgesundheit zu steigern.

Die photosynthetische Kohlenstoffgewinnung ist für die Leistungsfähigkeit von Pflanzen in natürlichen und landwirtschaftlichen Systemen von entscheidender Bedeutung. Die Identifizierung von Genen, die die Photosynthese vermitteln, ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Kohlenstoffregulierung in Blättern und ihrer Zuweisung an Blüten und Früchte, was sich auf die gesamte Pflanzenphysiologie und Fruchtproduktion auswirkt.

Aktuelle Forschungen unterstreichen die Bedeutung des Chlorophyllgehalts und der Fluoreszenz bei der Messung der photosynthetischen Leistung. Das Verständnis der damit verbundenen genetischen Einflüsse und der Pflanzenphysiologie bei der Photosynthese bleibt jedoch weiterhin eine Herausforderung.

A Studie veröffentlicht in Fruchtforschung am 23. Mai 2024, zielt darauf ab, photosynthetische Merkmale mit genetischen Daten von Zitrusfrüchten zu verknüpfen, um verwandte Loci und Gene zu identifizieren und so den Ernteertrag und die Effizienz zu steigern.

In dieser Studie wurde eine paarweise Korrelationsanalyse an 37 photosynthesebezogenen Merkmalen durchgeführt, die vier unterschiedliche Cluster miteinander verbundener Merkmale aufzeigte. Cluster 1 umfasst Merkmale wie photochemische Effizienz (FvP/FmP), Blattdicke, Absorption bei verschiedenen Wellenlängen und SPAD-Werte. Cluster 2 umfasst elektrochrome Verschiebungswerte und die Quantenausbeute von Photosystem II (Phi2). Cluster 3 umfasst Merkmale im Zusammenhang mit rotem, blauem und grünem Licht, das vom PAR-Sensor erfasst wird, und nicht-photosynthetischer Löschung (NPQt). Cluster 4 enthält SPAD-Werte bei kürzeren Wellenlängen und minimaler Fluoreszenz.

Die Analyse zeigte Korrelationen wie eine negative Korrelation zwischen SPAD 850 und Phi2, qL und qP sowie eine signifikante positive Korrelation zwischen NPQt und PhiNPQ. Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) genomischer und photosynthesebezogener Merkmalsdaten von 71 Zitrusfruchtsorten unterschied vier Gruppen mit einigen Überschneidungen.

Eine genomweite Assoziationsstudie identifizierte 125 genomische Loci, die mit 11 photosynthesebezogenen Merkmalen in Zusammenhang stehen, und enthüllte positive oder negative Korrelationen zwischen Merkmalsclustern. Die biologische Annotation signifikanter SNPs identifizierte 189 Gene, von denen einige mit Prozessen wie Glykolyse und mitochondrialen Funktionen verknüpft sind.

Laut dem leitenden Forscher der Studie, Zhenyu Jia, „fordert dieses komplexe Geflecht aus genomischen Informationen und Merkmalskorrelationen weitere Forschungen auf, um das komplexe Puzzle der Photosyntheseregulierung und -funktionalität zu entschlüsseln und das komplexe Zusammenspiel der Genetik bei der Ausformung dieser wesentlichen Merkmale aufzudecken.“

Zusammenfassend wurden in dieser Studie photosynthesebezogene Merkmale bei 71 Zitrusarten und -sorten anhand von über 56.000 SNPs und 37 Blattreflexionsparametern analysiert. Die Ergebnisse erweitern unser Verständnis der genetischen und physiologischen Faktoren der Photosynthese und erleichtern die Entwicklung widerstandsfähigerer und produktiverer Obstbaumsorten durch gezielte Züchtungsstrategien und verbessertes Obstgartenmanagement.