Rosen, die weltweit für ihren Zierwert geschätzt werden, haben eine lange Zucht- und Kultivierungsgeschichte mit mehr als 30.000 Sorten. Bei Rosen handelt es sich überwiegend um auskreuzende und stark heterozygote Pflanzen, und die Vererbungsmuster der meisten Merkmale sind schwer vorherzusagen. Daher ist die Kreuzungszüchtung von Rosen äußerst anspruchsvoll.
Jüngste Fortschritte in der Rosengenetik, einschließlich der Entwicklung molekularer Marker zur Erstellung genetischer Verknüpfungskarten und der Genomsequenzierung, haben wichtige genetische Faktoren für Merkmale wie Duft, kontinuierliche Blüte (CF) und gefüllte Blüte (DF) aufgedeckt. Allerdings ist der S-Locus, der die Selbstkompatibilität (SI) der Rosen steuert, noch nicht vollständig geklärt, was für eine verbesserte Züchtung auf diploider Ebene von wesentlicher Bedeutung ist.
Verwandte Forschungen haben potenzielle S-Locus-Regionen und zugehörige S-RNase-Enzyme im Genom identifiziert, aber Inkonsistenzen und begrenzte Bestäubungsexperimente lassen die genaue Position und Funktion des S-Locus unbestätigt.
Im Oktober 2022, Gartenbauforschung veröffentlichte eine Perspektive mit dem Titel „Die Identifizierung des Rosa S-Locus liefert neue Einblicke in die Züchtung und den wilden Ursprung kontinuierlich blühender Rosen.“
Diese Studie zielt darauf ab, den Rosa-S-Locus zu identifizieren, der die Selbstinkompatibilität (SI) steuert, die genetischen Verbindungen des S-Locus mit anderen Ziermerkmalen zu untersuchen, die historischen Häufigkeitsänderungen spezifischer S-Allele (SC) in Rosensorten zu untersuchen und Identifizieren Sie Wildarten, die die Sc-Allele tragen, um auf wilde Ursprünge alter chinesischer CF-Sorten zu schließen. Diese Forschung wird möglicherweise wichtige genetische Zusammenhänge aufdecken und zu präziseren und effizienteren Rosenzüchtungspraktiken beitragen.
Zunächst führten die Forscher eine genomweite Suche nach S-RNase-Kandidatengenen in den Genomdatenbanken von Old Blush, R. multiflora und R. rugosa durch. Sie identifizierten 16 Kandidatengene auf vier Chromosomen, von denen sieben im Stempel exprimiert wurden.
Die molekulare phylogenetische Baumanalyse identifizierte außerdem die 3D- und 0A-Gene als primäre Kandidaten für S-RNase. Und neun weitere 3D-S-RNase-ähnliche Gene wurden in R. multiflora und R. rugosa entdeckt. Die hohe genetische Divergenz stützte die Hypothese, dass das 3D-S-RNase-Gen die wahre S-RNase-kontrollierende SI in Rosen kodiert.
Die Forscher richteten ihre Aufmerksamkeit auf das 0A-Gen, von dem angenommen wird, dass es ein Allel der 3D-S-RNase ist. Die Analyse der Stempeltranskriptome von sieben diploiden R. multiflora-Pflanzen legte nahe, dass die Gene 0A und 3D allelisch sind. Die genetische Kartierung in einer diploiden Population bestätigte außerdem, dass die 0A- und 3D-S-RNase-Gene auf homologen Positionen auf Chromosom 3 abgebildet sind.
Zweitens wurden die F-Box-Gene, die die S-RNase flankieren, durch die Suche in der Genomdatenbank und Transkriptome der Staubblätter von Old Blush identifiziert.12 F-Box-Gene und eine S-RNase (SC1) wurden im Bereich von 5,3 bis 5,8 Mbp identifiziert Chr3 und drei weitere F-Box-Gene wurden im Contig RC0 identifiziert, der die SC2-S-RNase enthält.
Umfangreiche Bestäubungsexperimente stützten nachdrücklich die Hypothese, dass die 3D- und 0A-S-RNase-Gene die Stempel-Determinante von SI in Rosen sind. Darüber hinaus zeigte die Segregationsanalyse einer F1-Population eine genetische Verbindung zwischen dem S-Locus und dem floralen Repressor-Gen KSN. Für das CF-Merkmal ist das nicht-funktionelle Allel ksn verantwortlich.
Schließlich wurden in der Studie die SC-Allele alter chinesischer CF-Sorten untersucht und insgesamt fünf S-Allele (SC1–5) identifiziert. Die Häufigkeit von Sorten mit SC stieg nach der Introgression von ksn von chinesischen auf europäische Sorten dramatisch an und bleibt bei modernen Sorten hoch (80 %), was darauf hindeutet, dass die S-Genotypisierung für eine effektive Züchtung hilfreich ist.
Zusammenfassend bietet diese Studie wertvolle Erkenntnisse für die Rosenzüchtung und zeigt die Bedeutung der S-Genotypisierung für eine effektive Züchtung, insbesondere bei diploiden Rosen. Es bietet eine Grundlage für zukünftige Studien zu den genetischen Zusammenhängen zwischen S-Locus und Merkmalen wie DF, Dornenlosigkeit und Krankheitsresistenz und trägt wesentlich zu unserem Verständnis der Rosengenetik und Züchtungspraktiken bei.
Mehr Informationen:
Koji Kawamura et al.: Die Identifizierung des Rosa S-Locus liefert neue Einblicke in die Züchtung und den wilden Ursprung kontinuierlich blühender Rosen. Gartenbauforschung (2022). DOI: 10.1093/hr/uhac155