Analysen liefern neue Einblicke in die Evolution, Domestizierung und Ziermerkmale der Kreppmyrte

Die Kreppmyrte (Lagerstroemia indica), eine weithin geschätzte Zierpflanze, blickt auf eine reiche Geschichte zurück. Sie hat ihren Ursprung in Südostasien bis Ozeanien und blüht seit über 1.600 Jahren in Anbauzentren wie China. Sie ist bekannt für ihre einzigartige Blüte während der Hochsaison im Sommer, hat sich durch umfangreiche Hybridisierung weiterentwickelt und umfasst mittlerweile mehr als 200 Arten.

Die aktuelle Forschung hat durch Transkriptomik und QTL-Kartierung Fortschritte beim Verständnis der Determinanten der Pflanzenarchitektur, Blüten-, Blattfarbe und Zwergwuchsmerkmale gemacht. Das Fehlen eines Referenzgenoms für L. indica schränkt jedoch umfassende genomische Studien erheblich ein. Diese Lücke behindert die Erforschung der molekularen Mechanismen, die Schlüsselmerkmalen zugrunde liegen, und behindert Fortschritte in der Pflanzenevolution, Domestizierung und genomischen Züchtung.

Im Juli 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte einen Forschungsartikel mit dem Titel „Genomassemblierungs- und Resequenzierungsanalysen liefern neue Einblicke in die Evolution, Domestikation und Ziermerkmale der Kreppmyrte .“

In dieser Studie wurde die erste hochwertige Genomassemblierung von Lagerstroemia indica (L. indica) mithilfe von PacBio-Sequenzierung und Hi-C-Gerüst durchgeführt.

Die Genomannotation identifizierte 33.608 Gene und rund 42,19 % des Genoms als repetitive Elemente. Vergleichende Genomanalyse mit 17 Arten kartierten Genfamilien, die 3.572 für L. indica einzigartige Gene aufdeckte.

Die evolutionäre Analyse ergab eine kürzliche Verdreifachung des gesamten Genoms bei L. indica und einen phylogenetischen Baum, der L. indica mit L. speciosa und P. granatum bei Myrtales positionierte. Die Analyse der Populationsstruktur von 73 Akzessionen mithilfe von SNPs enthüllte die Evolutionsgeschichte und Züchtung moderner Kreppmyrtensorten.

Die Hauptkomponentenanalyse und die paarweise sequentielle Markovian-Koaleszenz zeigten einen reichen Polymorphismus zwischen den Arten mit deutlichen Schwankungen in der Populationsgröße. Die Untersuchung des Kopplungsungleichgewichts und der D-Werte von Tajima verdeutlichte die erhöhte genetische Vielfalt bei Sortenzugängen.

Mithilfe einer F1-Population von L. fauriei und L. indica „Pocomoke“ wurde eine genetische Verknüpfungskarte mit hoher Dichte für L. indica erstellt. Diese Karte enthielt 5.660 SNP-Marker, aufgeteilt in 24 Verknüpfungsgruppen. Die QTL-Analyse der Merkmale der Pflanzenarchitektur identifizierte 33 Intervalle, die die phänotypische Variation beeinflussen, wobei ein Intervall mit Haupteffekt auf LG1 die Internodienlänge signifikant beeinflusst.

Im Hinblick auf die Blütenfarbe identifizierte die Transkriptomsequenzierung von Blüten unterschiedlicher Farbe eine große Anzahl von DEGs, die an Flavonoidwegen beteiligt sind, die für die Bestimmung der Blütenblattfarbe wesentlich sind. Darüber hinaus wurden in der Bulk-Segregant-Analyse Blattfarborte auf chr12 und chr17 abgebildet und fünf Kandidatengene identifiziert, darunter Homologe zu MYB35, NCED und KAS1, die mit der Pigmentierung zusammenhängen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie nicht nur das Genom und die Evolutionsgeschichte von L. indica aufklärt, sondern auch Einblicke in die genetische Grundlage seiner Ziermerkmale bietet und damit eine Grundlage für zukünftige Forschung und molekulare Züchtung bei Myrtaceae bietet.

Mehr Informationen:
Yang Zhou et al., Genomassemblierungs- und Resequenzierungsanalysen liefern neue Einblicke in die Evolution, Domestikation und Ziermerkmale der Kreppmyrte. Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad146

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