Der Heilige Lotus erfreut sich einer erstaunlichen Vielfalt an Blütenmerkmalen, insbesondere der Anzahl, Farbe und Art der Blütenblätter. Frühere Studien haben die molekularen Mechanismen diskutiert, die einem einzelnen Merkmal für die Blütenentwicklung zugrunde liegen, basierend auf Transkriptomen und Methylierungen; Allerdings hat keine systematische Studie die genetische Architektur mehrerer korrelierter Merkmale in einer Population mithilfe einer genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) in Lotus bestimmt.
Forscher des Wuhan Botanical Garden der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) untersuchten die Genom-Resequenzierung und High-Density-Single-Nucleotide-Polymorphism (SNP)-Marker von 88 Lotussorten mit 12 gut dokumentierten gärtnerischen Merkmalen, die in einem gemeinsamen Garten gewonnen wurden Bedingung, um die Frage nach den genetischen Varianten zu beantworten, die mehreren entscheidenden gärtnerischen Merkmalen dieser komplexen Blume durch GWAS zugrunde liegen.
Die Ergebnisse zeigen insgesamt 149 Kandidatengene, darunter mehrere pleiotrope Gene (wie NnKUP2), die mit SNPs verknüpft sind, die signifikant mit den Entwicklungs- und Farbvariationen von Blütenorganen und Pflanzengröße in einer kontinuierlichen Verteilung von Lotusindividuen assoziiert waren.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass ein 2,75-kb-Präsenz-und-Abwesenheits-Fragment einer genomischen Variante, das sieben Transposons (einschließlich drei transponierbarer Miniaturelemente mit invertierter Wiederholung) und zwei kleine RNA-Bindungsregionen trägt, die Bildung von doppelblättrigen Blüten und Petaloid der Staubblätter signifikant beeinflusst in Lotus durch Eingriff in nahe gelegene Genexpressionen (Petaloid-Related Formation, PRF-Gen).
Darüber hinaus wurde bestätigt, dass dieses genomische Variantenfragment signifikant mit Blütentypen und Staubblatt-Blattoid assoziiert ist, indem die 136 Akzessionen mit ausreichender Sequenzierungshäufigkeit aus einer anderen veröffentlichten Studie erneut untersucht wurden.
Diese Arbeit bietet einen Einblick in die genetischen Variationen, die der bemerkenswerten Vielfalt komplexer Merkmale der Lotusblume zugrunde liegen.
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Grenzen in der Pflanzenwissenschaftin einem Artikel mit dem Titel „Genomweite Assoziationsstudie von Merkmalen in heiligem Lotus deckt MITE-assoziierte Varianten auf, die Variationen der Blütenblatt- und Blütenblattanzahl zugrunde liegen.“
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Zhiyan Gao et al., Genomweite Assoziationsstudie von Merkmalen in heiligem Lotus deckt MITE-assoziierte Varianten auf, die Variationen der Blütenblatt- und Blütenblattzahl der Staubblätter zugrunde liegen, Grenzen in der Pflanzenwissenschaft (2022). DOI: 10.3389/fpls.2022.973347