Honeycrisp-genoom zal wetenschappers helpen betere appels te kweken

Honeycrisp-genoom zal wetenschappers helpen betere appels te kweken

Fysiologie en fysiologische aandoeningen van ‚Honeycrisp‘-appel. (A) Gezonde ‚Honeycrisp‘-appels. (B) ‚Honeycrisp‘-appels met symptomen van zonale bladchlorose. ‚Honeycrisp‘-appels met symptomen van de schimmelziekten (C) bitterrotpathogeencomplex (Colletotrichum gloeosporiodes en C. acutatum) en (D) zwartrotpathogeen (Botryosphaeria obtuse). ‚Honeycrisp‘-appels met bewaarstoornissen na de oogst (E) bittere pit, (F) zachte brandwonden en (G) doorweekte afbraak. Credit: (2022). DOI: 10.1101/2022.08.24.55160

Een team van onderzoekers van de Cornell University heeft het Honeycrisp-appelgenoom in kaart gebracht, een zegen voor wetenschappers en fokkers die met deze populaire en economisch belangrijke cultivar werken.

Het genoom, dat op een open-sourcebasis voor iedereen toegankelijk is, is gesequenced met de modernste technologieën en biedt een waardevolle bron voor het begrijpen van de genetische basis van belangrijke eigenschappen in appels en andere boomfruitsoorten, die kunnen worden gebruikt om de fokinspanningen te verbeteren, aldus de krant.

De Amerikaanse appelsector is jaarlijks $ 23 miljard waard, en Honeycrisp is de meest waardevolle cultivar, die telers ongeveer twee keer de waarde per pond oplevert dan de op één na meest waardevolle cultivar, Fuji. Vanwege de gunstige eigenschappen, waaronder knapperigheid, smaak, winterhardheid en weerstand tegen schimmelziekte door appelschurft, hebben veredelaars Honeycrisp als ouder gebruikt in negen nieuwe cultivars op de markt, waaronder de door Cornell University ontwikkelde Snapdragon.

Tegelijkertijd kan het kweken van Honeycrisp een uitdaging zijn.

„Hoewel het veel positieve eigenschappen heeft, is het een van de moeilijkste appelrassen om te groeien in het productiesysteem in boomgaarden; het heeft veel fysiologische problemen en problemen na de oogst“, zegt Awais Khan, universitair hoofddocent aan de School of Integrative Plant Science. bij Cornell AgriTech en eerste en co-corresponderende auteur van het artikel, „A Phased, Chromosome-scale Genome of Honeycrisp Apple“, dat vorige maand in het tijdschrift werd gepubliceerd Gigabyte.

Om te beginnen hebben Honeycrisp-bomen moeite om zelf voldoende voedingsstoffen binnen te krijgen en hebben ze een specifiek nutriëntenbeheerprogramma nodig voor goede opbrengsten en gezondheid, zei Khan. Zonder dergelijk beheer ontwikkelen de bomen gewoonlijk „zonale bladchlorose“, waarbij bladeren geel worden en krullen als gevolg van onevenwichtigheden in koolhydraten en voedingsstoffen.

Honeycrisp-appels zijn ook vatbaar voor aandoeningen zoals bittere pit, als gevolg van calciumonevenwichtigheden, en bittere rot, een schimmelinfectie. Dergelijke problemen worden fundamenteel genetisch gecontroleerd, hoewel onjuiste behandeling en opslag na de oogst ze kunnen verergeren.

„Als we het genoom en de genen in Honeycrisp niet kennen, kunnen we ons niet specifiek richten en selecteren op gunstige eigenschappen en ongunstige eigenschappen selecteren door middel van fokken,“ zei Khan.

Vooruitgang in genetische sequencing-technologie maakte het mogelijk om het Honeycrisp-genoom in korte tijd te sequensen, samen te stellen en te publiceren. Over het algemeen is het appelgenoom, dat in 2010 voor het eerst werd gesequenced met de Golden Delicious-variëteit, complex, groot en heterozygoot, wat betekent dat er veel versies van specifieke genen zijn.

Er zijn ook veel herhaalde sequenties in het appelgenoom. In 2010, toen het eerste appelgenoom werd gepubliceerd, konden technologieën slechts korte DNA-fragmenten per keer lezen, zeg maar 150 letters. Wetenschappers zouden dan reeksen van misschien 50 letters overlappen, en als een puzzel zouden ze computerprogramma’s en algoritmen gebruiken om het einde van de ene lezing te matchen met het begin van een andere. Hierdoor konden ze langere DNA-strengen samenvoegen om hele genen en uiteindelijk het genoom te identificeren. Maar een probleem met deze methode is dat herhaalde elementen het proces kunnen verwarren.

In deze studie gebruikten de onderzoekers een combinatie van huidige sequencing-technologieën – PacBio HiFi, Omni-C en Illumina genaamd – die lange lezingen van genetische sequenties vertaalden.

„We kunnen het hele grotere fragment van de DNA-sequentie continu sequencen, dus we hebben niet deze grote uitdagingen van computationele biologie of bio-informatica om de overlappende sequenties te verzamelen en te vinden,“ zei Khan.

De langgelezen sequencing hielp hen ook het diploïde genoom van de appel uit elkaar te halen; net als mensen hebben appels twee sets chromosomen, één van elke ouder. De nieuwe technologieën stelden de onderzoekers in staat om twee enkele sets chromosomen te sequensen, die in toekomstig werk kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen specifieke genetische bijdragen van elke ouder.

Met behulp van deze geavanceerde methoden dekte het Honeycrisp-genoom 97% van alle eiwitcoderende genen. Ter vergelijking: de Golden Delicious-genoomassemblage van 2010 omvatte slechts 68% van de genen.

Dit onderzoek is een samenwerking tussen Cornell University, Alex Harkess van het HudsonAlpha Institute for Biotechnology en Auburn University, en Loren Honaas, van het Tree Fruit Research Lab van het Amerikaanse Department of Agriculture Agricultural Research Service (USDA-ARS) in Wenatchee, Washington.


Appelbomen dragen meer fruit als ze omringd zijn door goede buren


Meer informatie:
Awais Khan et al, Een gefaseerd genoom op chromosoomschaal van ‚Honeycrisp‘-appel (Malus domestica), Gigabyte (2022). DOI: 10.46471/gigabyte.69

Geleverd door Cornell University

Citaat: Honeycrisp-genoom zal wetenschappers helpen betere appels te kweken (2022, 26 oktober) opgehaald op 26 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-honeycrisp-genome-scientists-apples.html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert