Mentha suaveolens, allgemein als Ananasminze bekannt, wird für ihr ausgeprägtes Aroma und ihre medizinischen Eigenschaften geschätzt, die ihren ätherischen Ölen zugeschrieben werden.
Trotz ihrer Bedeutung war das Verständnis der genetischen Grundlagen dieser Merkmale aufgrund der Komplexität des Mentha-Genoms, das durch hohe Heterozygotie und zahlreiche strukturelle Variationen gekennzeichnet ist, eine Herausforderung. Eine umfassende Untersuchung des Mentha-Genoms war unerlässlich, um die genetischen Faktoren aufzudecken, die seine einzigartigen Merkmale beeinflussen.
Forschern der Universität für Traditionelle Chinesische Medizin in Chengdu ist es in Zusammenarbeit mit mehreren anderen Institutionen gelungen, ein haplotypaufgelöstes, lückenloses Genom von Mentha suaveolens, auch als Ananasminze bekannt, zusammenzustellen.
Mithilfe modernster Sequenzierungstechnologien konnte das Team die genetische Vielfalt und die strukturellen Variationen im Genom aufdecken und so eine wertvolle Ressource für zukünftige genetische und Züchtungsforschung bereitstellen. Die Studie ist veröffentlicht im Journal Gartenbauforschung.
Die Studie präsentiert die erste hochwertige, haplotypisch aufgelöste Genomzusammenstellung für Mentha suaveolens mit einer Genomgröße von 414,3 Mb und 31.251 codierenden Genen. Durch die Integration von Daten aus verschiedenen Sequenzierungsplattformen lösten die Forscher zwei vollständige haplotypische Zusammenstellungen auf, die jeweils fast vollständig für Telomere und Zentromere annotiert waren.
Insbesondere ergab die Analyse 41.135 Strukturvariationen, darunter Deletionen, Insertionen, Duplikationen und Translokationen, von denen viele Auswirkungen auf Gene haben, die an der Terpenoidbiosynthese beteiligt sind.
Eine bedeutende Entdeckung ist das Vorherrschen von Piperitenonoxid unter den von M. suaveolens produzierten flüchtigen Verbindungen im Gegensatz zu Menthol, das bei anderen Mentha-Arten häufiger vorkommt.
Die Studie identifizierte drei Gene, die für Isopiperitenonreduktase (ISPR) kodieren, ein Schlüsselenzym der Mentholbiosynthese, fand jedoch heraus, dass ihre niedrigen Transkriptionsniveaus wahrscheinlich stattdessen zur Ansammlung von Piperitenonoxid führen.
Dr. Chi Song, einer der führenden Forscher, erklärte: „Die Vervollständigung des lückenlosen Genoms von Mentha suaveolens stellt einen bedeutenden Meilenstein in der Pflanzengenomik dar. Diese umfassende genetische Karte bietet eine Grundlage für die Erforschung der molekularen Mechanismen, die den einzigartigen Eigenschaften der Ananasminze zugrunde liegen, was zu innovativen Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft führen könnte.“
Die lückenlose Genomzusammenstellung von Mentha suaveolens ebnet den Weg für genetische Forschung und Züchtung zur Verbesserung ihrer medizinischen und aromatischen Eigenschaften. Das Verständnis der genetischen Grundlagen der Terpenoidbiosynthese ermöglicht gezielte Strategien zur Optimierung wertvoller Verbindungen wie Piperitenonoxid.
Diese Forschung bringt die Pflanzengenomik voran und birgt erhebliches Potenzial zur Verbesserung des Anbaus und des kommerziellen Werts von Mentha-Arten.
Mehr Informationen:
Hanting Yang et al., Eine haplotyp-aufgelöste, lückenlose Genomassemblierung liefert neue Einblicke in die Monoterpenoiddiversifizierung in Mentha suaveolens ‚Variegata‘, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae022