Разгадка генетической загадки вкуса и урожайности клубники

Клубника — это всемирно известная фруктовая культура, ценимая за свой вкус и пищевую ценность. Однако достижение баланса между высоким содержанием сахара, усиливающим сладость, и высокой урожайностью оказалось непростой задачей.

Понимание генетической основы накопления сахара имеет решающее значение для программ селекции, направленных на удовлетворение растущего спроса на клубнику превосходного вкуса и качества. Учитывая эти проблемы, было необходимо углубленное исследование генетического контроля содержания растворимых сухих веществ (SSC) в клубнике.

Исследователи из Университета Флориды добились значительных успехов в генетике клубники. Их исследование, опубликованное 21 декабря 2023 года в журнале Исследования в области садоводства, выявляет два стабильных локуса количественных признаков (QTL), связанных с SSC и урожайностью плодов. Ожидается, что полученные результаты позволят оптимизировать селекцию клубники как по вкусу, так и по продуктивности.

В ходе тщательного анализа исследовательская группа использовала возможности крупномасштабных полногеномных ассоциативных исследований (GWAS), чтобы точно определить конкретные генетические локусы на хромосомах 3B и 6A, которые существенно влияют на SSC ​​клубники, основной детерминант сладости фруктов.

Самым интригующим открытием исследования стало обнаружение генетического компромисса, при котором полезные аллели сладости снижают урожайность фруктов. Однако путем тщательного изучения команда обнаружила оптимальные комбинации этих аллелей, которые уменьшают негативное влияние на урожайность.

Исследование углубилось в изучение метаболитов в путях метаболизма крахмала и сахарозы в различных тканях плодов, проливая свет на генетическую вариабельность, лежащую в основе накопления сахарозы во время созревания.

Интеграция GWAS с картированием локуса количественных признаков экспрессии (eQTL) выявила два гена-кандидата, синтазу крахмала 4 и транспортер сахара, что потенциально является ключом к пониманию и управлению содержанием сахара в клубнике.

Это генетическое открытие не только ускоряет усилия по селекции лучших сортов клубники, но и обогащает наше понимание сложного взаимодействия между сладостью и продуктивностью на геномном уровне.

«Клубника — прекрасный пример того, как геномика может быть использована для решения сложных сельскохозяйственных задач», — говорит доктор Вэнс М. Уитакер, автор исследования. «Наши результаты не только проливают свет на генетическую архитектуру сладости фруктов, но и предоставляют план действий по выведению клубники, которая одновременно сладкая и высокоурожайная».

Это исследование не только расширяет наше понимание генетики клубники, но и снабжает селекционеров инструментами для улучшения качества плодов. Выявленные оптимальные комбинации аллелей предлагают основу для разработки новых сортов клубники, которые могут удовлетворить требования рынка по вкусовым качествам и продуктивности.

Кроме того, эти генетические открытия имеют более широкое значение для методов ведения сельского хозяйства, потенциально приводя к более устойчивому производству фруктов с улучшенными вкусовыми характеристиками.