Wassermelone ist ein weltweit bedeutendes Agrarprodukt, sowohl im Hinblick auf die Gesamtproduktionsmenge als auch auf den gesamten wirtschaftlichen Wert.
Wissenschaftler am Boyce Thompson Institute haben ein umfassendes „Super-Pangenom“ für die Wassermelone und ihre wilden Verwandten konstruiert und dabei nützliche Gene entdeckt, die während der Domestizierung verloren gegangen sind und die Krankheitsresistenz und Fruchtqualität dieser lebenswichtigen Obstpflanze verbessern könnten.
„Wir wollten tiefer in die genetischen Variationen eintauchen, die Wassermelonen so vielfältig und einzigartig machen“, erklärte Professor Zhangjun Fei, der Hauptautor der Studie. „Unsere Ergebnisse liefern nicht nur Einblicke in die Evolutionsgeschichte der Wassermelonen, sondern zeigen auch erhebliche Auswirkungen auf die Züchtung und Krankheitsresistenz.“
Das Wassermelonen-Superpangenom wurde unter Verwendung von Referenzgenomsequenzen und Genom-Resequenzierungsdaten von 547 Wassermelonen-Akzessionen erstellt, die sich über vier Arten erstrecken – kultivierte Wassermelone (Citrullus lanatus) und ihre wilden Verwandten C. mucosospermus, C. amarus und C. colocynthis.
Analysen des Superpangenoms ergaben, dass viele in Wildarten vorhandene Krankheitsresistenzgene während der Domestikation verloren gingen, da frühe Landwirte nach Fruchtqualitätsmerkmalen wie Süße, Fruchtfleischfarbe und Schalendicke selektierten. „Diese nützlichen Gene könnten in moderne Sorten wieder eingeführt werden, um widerstandsfähigere Wassermelonensorten zu züchten“, bemerkte Fei.
Eine wichtige Entdeckung der Forschung, die kürzlich in der veröffentlicht wurde Zeitschrift für Pflanzenbiotechnologiewar die Identifizierung einer Tandem-Duplikation des Zuckertransporter-Gens ClTST2, das die Zuckeranreicherung und Fruchtsüße in kultivierten Wassermelonen steigert. Diese genetische Variante war bei wilden Wassermelonen selten, wurde aber während der Domestizierung selektiert.
„Das Super-Pangenom bietet Züchtern und Forschern ein wertvolles genetisches Werkzeug zur Verbesserung der kultivierten Wassermelone“, sagte Fei. „Durch das Verständnis der genetischen Ausstattung und der Entwicklungsmuster von Wassermelonen können wir Sorten mit höherem Ertrag, erhöhter Krankheitsresistenz und verbesserter Anpassungsfähigkeit entwickeln.“
Mehr Informationen:
Shan Wu et al., Ein Superpangenom der Gattung Citrullus enthüllt umfangreiche Variationen in wilden und kultivierten Wassermelonen und wirft Licht auf die Evolution und Domestikation von Wassermelonen. Zeitschrift für Pflanzenbiotechnologie (2023). DOI: 10.1111/pbi.14120