Die Gattung Musa umfasst etwa 70 krautige Arten und kommt überwiegend in den tropischen und subtropischen Regionen Asiens und Ozeaniens vor. Diese Gattung ist als eine der wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit und als beliebte Zierpflanze auf den Märkten bekannt.
Trotz der bedeutenden Beiträge, die Sequenzierungstechnologien der dritten Generation bei der Produktion qualitativ hochwertiger Genomen geleistet haben, mangelt es nach wie vor an genomischen Ressourcen für Bananensorten, ihre wilden Verwandten und die Zierarten innerhalb von Musa, was die Verbesserung sowohl der Nutzpflanze als auch der Zierpflanzen behindert Sorten.
Musa ornata W. Roxburgh (Mo) und Musa velutina H. Wendl. & Drude (Mv) gehören zur Sektion Musa der Familie Musaceae. Sie sind eng mit Musa acuminata verwandt und stammen aus Bangladesch, Myanmar und Nordostindien. Diese Arten werden nicht nur in tropischen Regionen häufig als beliebte Zierpflanzen kultiviert, sondern tragen durch ihre Früchte auch zur lokalen Ernährung bei.
Daher sind Mo und Mv wünschenswerte Kandidaten für eine qualitativ hochwertige Genomsequenzierung, um die zukünftige molekulare Züchtung zu verbessern. In dieser Studie wurden die Genomassemblierungen von Mo und Mv auf chromosomaler Ebene mithilfe von Oxford Nanopore Long Reads und Hi-C Reads generiert. Die Genome von Mo und Mv wurden zu 11 Pseudochromosomen mit Genomgrößen von 427,85 MB bzw. 478,10 MB zusammengesetzt.
Repetitive Sequenzen machten 46,70 % bzw. 50,91 % der Gesamtgenome von Mo und Mv aus. Bewertungen der Genomqualität bestätigten die Kontiguität (LAI: 13,68 und 16,81), die Genauigkeit (Kartierungsraten der Illumina-Reads: 95,55 % und 94,29 %) und die Vollständigkeit (BUSCO: 98,08 % und 98,51 %) der beiden Genome.
Den Genvorhersagen zufolge wurden insgesamt 39.177 bzw. 31.256 proteinkodierende Gene mit hoher Zuverlässigkeit für Mo bzw. Mv annotiert. Im Vergleich zu Musa acuminata und Mv wurden auf chr04 von Mo mehrere große Inversionen und Translokationen beobachtet. Anreicherungsanalysen mit differenziell exprimierten Genen (DEG) und Genontologie (GO) zeigten, dass hochregulierte Gene in den reifen Perikarps von Mv hauptsächlich mit dem Saccharidstoffwechsel assoziiert waren Prozesse, insbesondere an der Zellwand und im extrazellulären Bereich.
Darüber hinaus wurden mehrere Polygalacturonase (PG)-Gene identifiziert, die im reifen Perikarp von Mv im Vergleich zu anderen Geweben höhere Expressionsniveaus zeigten, was möglicherweise für die Dehiszenz des Perikarps verantwortlich ist. Darüber hinaus identifizierte diese Studie auch Gene, die mit dem Anthocyan-Biosyntheseweg assoziiert sind.
Zusammengenommen liefern die Genomanordnungen von Mo und Mv auf Chromosomenebene wertvolle Einblicke in den Mechanismus der Perikarp-Dehiszenz und der Anthocyan-Biosynthese in Bananen, die erheblich zu künftigen genetischen und molekularen Züchtungsbemühungen beitragen werden.
Der Artikel „Genomassemblierungen auf Chromosomenebene von Musa ornata und Musa velutina liefern Einblicke in die Dehiszenz des Perikarps und die Anthocyan-Biosynthese in Bananen“ wurde veröffentlicht in Gartenbauforschung.
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Tian-Wen Xiao et al., Genomassemblierungen auf Chromosomenebene von Musa ornata und M. velutina liefern Einblicke in die Dehiszenz des Perikarps und die Anthocyan-Biosynthese in Bananen. Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae079