Sequenziato del genoma della mela Honeycrisp | Reti tecnologiche

Un team di ricercatori ha sequenziato il genoma della mela Honeycrisp, un vantaggio per scienziati e allevatori che lavorano con questa cultivar popolare ed economicamente importante.

Sequenziato con tecnologie all’avanguardia, il genoma, disponibile in open source per l’accesso a chiunque, fornisce una risorsa preziosa per comprendere le basi genetiche di tratti importanti nelle mele e in altre specie di alberi da frutto, che possono essere utilizzate per migliorare l’allevamento sforzi, secondo il giornale.

L’industria delle mele negli Stati Uniti vale 23 miliardi di dollari all’anno e Honeycrisp è la sua cultivar più preziosa, offrendo ai coltivatori circa il doppio del valore per libbra rispetto alla seconda cultivar più preziosa, la Fuji. Grazie alle sue caratteristiche favorevoli, tra cui freschezza, sapore, resistenza al freddo e resistenza alla malattia fungina della crosta del melo, gli allevatori hanno utilizzato Honeycrisp come genitore in nove nuove cultivar sul mercato, tra cui Snapdragon sviluppato dalla Cornell University.

Allo stesso tempo, coltivare Honeycrisp può essere difficile.

“Sebbene abbia molti tratti positivi, è una delle cultivar di mele più difficili da coltivare nel sistema produttivo dei frutteti; soffre di molti problemi fisiologici e post-raccolta”, ha affermato Awais Khan, professore associato presso la School of Integrative Plant Science presso Cornell AgriTech e primo e co-corrispondente autore del documento, “A Phased, Chromosome-scale Genome of Honeycrisp Apple ”, pubblicato il mese scorso sulla rivista Gigabyte.

Per cominciare, gli alberi Honeycrisp hanno difficoltà a ottenere abbastanza nutrienti da soli e richiedono uno specifico programma di gestione dei nutrienti per una buona resa e salute, ha detto Khan. Senza tale gestione, gli alberi sviluppano comunemente “clorosi fogliare zonale”, dove le foglie ingialliscono e si arricciano a causa di squilibri di carboidrati e nutrienti.

Le mele Honeycrisp sono anche suscettibili a disturbi come il nocciolo amaro, dovuto a squilibri di calcio, e il marciume amaro, un’infezione fungina. Tali problemi sono fondamentalmente controllati geneticamente, sebbene una manipolazione impropria e una conservazione post-raccolta possano peggiorarli.

“Se non conosciamo il genoma e i geni in Honeycrisp, non possiamo mirare e selezionare specificamente i tratti favorevoli e selezionare i tratti sfavorevoli attraverso l’allevamento”, ha detto Khan.

I progressi nella tecnologia di sequenziamento genetico hanno permesso di sequenziare, assemblare e pubblicare il genoma di Honeycrisp in breve tempo. In generale, il genoma della mela, sequenziato per la prima volta in Golden Delicious nel 2010, è complesso, grande ed eterozigote, il che significa che esistono molte versioni di geni specifici.

Ci sono anche molte sequenze ripetute nel genoma della mela. Nel 2010, quando è stato pubblicato il primo genoma della mela, le tecnologie potevano leggere solo brevi frammenti di DNA alla volta, diciamo, 150 lettere. Gli scienziati avrebbero quindi sovrapposto sequenze di forse 50 lettere e, come un puzzle, avrebbero utilizzato programmi e algoritmi di calcolo per far corrispondere la fine di una lettura con l’inizio di un’altra. Ciò ha permesso loro di mettere insieme stringhe di DNA più lunghe per identificare interi geni e infine il genoma. Ma un problema con questo metodo è che elementi ripetuti possono confondere il processo.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato una combinazione delle attuali tecnologie di quencing – chiamate PacBio HiFi Omni-C e Illumina – che hanno tradotto lunghe letture di sequenze genetiche.

“Possiamo sequenziare l’intero frammento più grande della sequenza di DNA continuamente, quindi non abbiamo queste grandi sfide di biologia computazionale o bioinformatica per assemblare e trovare le sequenze sovrapposte”, ha detto Khan.

il sequenziamento a lunga lettura li ha anche aiutati a separare il genoma diploide della mela; come gli esseri umani, le mele hanno due serie di cromosomi, uno per ciascun genitore. Le nuove tecnologie hanno consentito ai ricercatori di sequenziare due singoli insiemi di cromosomi, che in futuro potrebbero essere utilizzati per differenziare i contributi genetici di ciascun genitore.

Utilizzando questi metodi avanzati, il genoma di Honeycrisp copriva il 97% di tutti i geni codificanti le proteine. In confronto, l’assemblaggio del genoma Golden Delicious del 2010 copriva solo il 68% dei geni.

Riferimento: Khan A, Carey SB, Serrano A, et al. Un genoma graduale su scala cromosomica della mela “Honeycrisp” (malus domestica). gigabyte. 2022;2022:1-15. doi: 10.46471/gigabyte.69

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