Chromosomeninversionen sind strukturelle Variationen, die eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung genetischer Rekombination spielen und dadurch günstige Allelkombinationen fixieren. Diese Inversionen sind für die Aufrechterhaltung koadaptierter Genotypen von entscheidender Bedeutung und sind an der Evolution der Arten beteiligt.
Bei Reis und Tomaten wurden ähnliche Inversionen festgestellt, was ihre Bedeutung in der Pflanzengenetik unterstreicht. Aufgrund dieser Herausforderungen ist es wichtig, eingehende Forschungen zu Chromosomeninversionen durchzuführen, um unser Verständnis ihrer Mechanismen und Anwendungen bei der Züchtung von Nutzpflanzen zu verbessern.
Aufgrund dieser Herausforderungen war eine detaillierte Studie zu Chromosomeninversionen bei Kohl erforderlich.
Eine kürzlich vom Staatlichen Schlüssellabor für Gemüsebiozucht an der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften und dem Staatlichen Schlüssellabor für Pflanzengenetik und Keimplasmaverbesserung an der Nanjing Agricultural University durchgeführte Studie ergab veröffentlicht im Journal Gartenbauforschung am 30. Januar 2024.
Im Rahmen dieser Forschung, die sich auf den gelb-grünen Blattmutanten YL-1 im Kohl konzentriert, wurden zwei große Chromosomeninversionen identifiziert, die die Rekombination deutlich unterdrücken.
Die Studie untersucht die genetischen Mechanismen des gelbgrünen Blattmutanten YL-1 in Kohl und identifiziert zwei signifikante Chromosomeninversionen, INV1 und INV2, auf Chromosom 1 innerhalb des BoYgl-1-Locus. Diese Inversionen führen zu einer starken Unterdrückung der Rekombination, die für die Fixierung wichtiger Genotypen in der Kohlzüchtung von entscheidender Bedeutung ist.
Der Chlorophyll- und Carotinoidgehalt war in YL-1 im Vergleich zum normalgrünen Blatt A192 deutlich reduziert, was sich auf die photosynthetische Effizienz auswirkte. Mithilfe modernster genomischer Technologien, darunter Illumina, PacBio und Hi-C-Sequenzierung, wurde das YL-1-Genom zusammengesetzt und mit dem TO1000-Referenzgenom verglichen.
Diese Inversionen, die in 44 von 195 Kohllinien gefunden wurden, unterstreichen ihre evolutionäre Bedeutung.
Dr. Fengqing Han, ein führender Wissenschaftler an der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften, erklärte: „Die Entdeckung dieser großen Chromosomeninversionen eröffnet neue Möglichkeiten für die genetische Forschung und Züchtung von Kohl. Das Verständnis der Mechanismen der Rekombinationsunterdrückung wird es uns ermöglichen, widerstandsfähigere und kommerziell wertvollere Kohlsorten zu entwickeln.“
Die Forschung bietet Züchtern Werkzeuge, um Kohlsorten mit besserer Krankheitsresistenz, höherem Nährstoffgehalt und besserer Klimaanpassung zu entwickeln. Das Verständnis der Unterdrückung der Rekombination kann stabile Genotypen mit vorteilhaften Eigenschaften schaffen und den Weg für ähnliche Studien an anderen Nutzpflanzen ebnen und so die Landwirtschaft und die Ernährungssicherheit verändern.
Mehr Informationen:
Bin Zhang et al., Zwei große Inversionen unterdrücken die Rekombination erheblich und sind für die Fixierung des Schlüsselgenotyps bei Kohl (Brassica oleracea L. var. capitata) von entscheidender Bedeutung. Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae030