Тысячи лет назад люди в Южной Америке начали одомашнивать Solanum pimpinellifolium, сорное растение с небольшими плодами с сильным ароматом. Со временем это растение превратилось в S. lycopersicum - современный культурный томат

Современные помидоры крупнее и проще в выращивании по сравнению с их дикими предками, но при этом менее устойчивы к болезням и стрессам окружающей среды, таким как засуха и соленая почва.

Исследователи из Института Бойса Томпсона под руководством Чжанцзюна Фэя создали высококачественный эталонный геном для S. pimpinellifolium и обнаружили участки генома, которые лежат в основе вкуса, размера и созревания плодов, устойчивости к стрессу и болезней. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications 16 ноября.

«Этот эталонный геном позволит исследователям и селекционерам улучшить такие характеристики томата, такие как качество плодов и устойчивость к стрессу, - сказал Фей, - например, помогая выявить новые гены в современных помидорах, а также повторно вводить гены из S. pimpinellifolium, которые были утрачены со временем, когда S. lycopersicum был одомашнен».

Хотя другие группы ранее секвенировали S. pimpinellifolium, Фей сказал, что новый эталонный геном является более полным и точным, отчасти благодаря передовым технологиям секвенирования, которые способны считывать очень длинные фрагменты ДНК.

«Старые технологии секвенирования, которые считывают короткие фрагменты ДНК, могут определять мутации, но не умеют находить структурные варианты, такие как вставки, инверсии, дубликации и делиции больших фрагментов ДНК», - сказал Шань Ву, научный сотрудник лаборатории Фэя и соавтор статьи.

«Многие известные свойства томата вызваны структурными вариациями, поэтому мы сосредоточились на них, - сказал Фэй. - Варианты конструкции также недостаточно изучены, потому что их труднее идентифицировать».

Группа Фэя сравнила свой эталонный геном S. pimpinellifolium с геномом культивируемого томата, названного Heinz 1706, и обнаружила более 92000 структурных вариантов.

Затем исследователи проверили пангеном томатов, базу данных с геномами более 725 культурных и близкородственных диких томатов, и определили структурные варианты, связанные со многими важными признаками. Например, у современных культурных томатов есть некоторые делеции генома, которые снижают уровень ликопина (красный пигмент с питательной ценностью), а также и вставка, снижающая содержание сахарозы.

(Источник: phys.org. На фото изображены плоды Solanum pimpinellifolium, дикого предка современных культурных томатов, размером с чернику. Фото предоставлено: Скотт Пикок и Ресурсный центр CM Rick Tomato Genetics Resource Center).