Полученные данные являются основой для дальнейшего улучшения качества хлопковолокна, повышения урожайности и устойчивости к болезням и вредителям

Команда ученых из разных стран, во главе которой стояла Китайская академия сельскохозяйственных наук, завершила расшифровку геномной последовательности и ее анализ у одного из видов диплоидного хлопчатника -- Gossypium raimondii. Полученные данные являются бесценным ресурсом для понимания и улучшения хозяйственных характеристик данной культуры. Также ученым удалось пролить новый свет на эволюцию вида и особенности его роста и развития, формирования урожая и повышения устойчивости к негативным факторам среды. Результаты исследований опубликованы в онлайн журнале "Nature Genetics".

Хлопчатник, известный также как "белое золото", является одной из важнейших культур в мировом сельском хозяйстве и текстильной промышленности. Он стал первым растением, которое начал выращивать человек с целью получения волокна. Остатки хлопковой пряжи и тканей из нее найдены в раскопках, относящихся к 7 тысячелетию до нашей эры. Производство хлопка обеспечивает средствами к существованию около 100 млн. семей и около 150 стран вовлечены в мировой импорт и экспорт хлопка. Кроме того, для ученых хлопчатник является ценным инструментом для изучения полиплоидии, процессов удлинения растительных клеток и синтеза их оболочки.

В геноме G. raimondii идентифицированно 2355 блоков хромосом, и обнаружено, что около 40% генов представлены одновременно в нескольких блоках. Это указывает на то, что в процессе эволюции, хромосомы хлопчатника подвергались существенным перестройкам.

Ученые смогли показать, что естественное удвоение генома хлопчатника произошло около 13--20 млн. лет тому назад.

Известно, что хлопчатник синтезирует уникальный класс терпеноидов, известных как госсипол. Кроме него, это вещество синтезируется только какао (Theobroma cacao). Накопление в тканях растений госсипола и связанных с ним сесквитерпеноидов, продуцируемых пигментными железками, является механизмом защиты против патогенов и вредителей.

Сравнительный анализ дающего волокна G. hirsutum и не продуцирующего их G. raimondii показал, что в данном хозяйственно важном явлении важную роль играют три ферментные системы, включая, сахароза синтазу (Sus), 3-кетоацил-CoA синтазу (KCS) и 1-аминоциклопропан-1-карбоксиловая кислота оксидазу (ACO). А транскрипционные факторы MYB и bHLH, преимущественно экспрессируемые в волокнах, вероятно, следует рассматривать,  как составные элементы важных молекулярных механизмов, ответственных за инициирование роста волокна и рост клеток на начальных этапах.

Выполнившие исследование ученые уверены, что эта работа позволит ускорить изучение генома тетраплоидных видов хлопчатника, таких как G. hirsutum и G. barbadense. Они надеются,  что полученные данные станут превосходной основой для дальнейших работ по улучшению качества продукции и повышению урожайности хлопчатника, т.к. ими раскрыты генетические основы инициации роста волокон, биосинтеза госсипола и устойчивости к болезням и вредителям.

Источник: Seed Quest