Исследование выявило ключевые черты и гены, способствующие повышению урожайности фруктов

Исследовательская группа исследовала 71 сорт и сорт цитрусовых, используя более 56 000 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и 37 параметров отражения листьев для изучения признаков, связанных с фотосинтезом. Они выделили четыре отдельных кластера взаимосвязанных признаков и обнаружили 125 геномных локусов и 189 генов, связанных с этими признаками. Это исследование дает ценную информацию о генетических и физиологических механизмах фотосинтеза, что потенциально приводит к улучшению селекции и управления садом для повышения урожайности фруктов и здоровья деревьев.

Фотосинтетический прирост углерода имеет решающее значение для производительности растений как в естественных, так и в сельскохозяйственных системах. Выявление генов, опосредующих фотосинтез, имеет жизненно важное значение для понимания регуляции углерода в листьях и его распределения по цветам и плодам, что влияет на общую физиологию растений и производство плодов.

Текущие исследования подчеркивают важность содержания хлорофилла и флуоресценции в измерении производительности фотосинтеза. Однако понимание взаимосвязанных генетических влияний и физиологии растений в фотосинтезе остается сложной задачей.

Исследование опубликовано в Исследования фруктов 23 мая 2024 года, направлен на то, чтобы связать признаки фотосинтеза с генетическими данными цитрусовых для выявления связанных локусов и генов, тем самым повышая урожайность и эффективность сельскохозяйственных культур.

В этом исследовании был проведен парный корреляционный анализ 37 признаков, связанных с фотосинтезом, что позволило выявить четыре отдельных кластера взаимосвязанных признаков. Кластер 1 включает такие признаки, как фотохимическая эффективность (FvP/FmP), толщина листа, поглощение на различных длинах волн и показания SPAD. Кластер 2 включает значения электрохромного сдвига и квантовый выход фотосистемы II (Phi2). Кластер 3 охватывает признаки, связанные с красным, синим и зеленым светом, улавливаемым датчиком PAR, и нефотосинтетическим тушением (NPQt). Кластер 4 содержит показания SPAD на более коротких длинах волн и минимальную флуоресценцию.

Анализ выявил такие корреляции, как отрицательная корреляция между SPAD 850 и Phi2, qL и qP, а также значимая положительная корреляция между NPQt и PhiNPQ. Анализ главных компонентов (PCA) на основе данных о геномных и связанных с фотосинтезом признаках из 71 образца цитрусовых выделил четыре группы с некоторым совпадением.

Исследование ассоциаций по всему геному выявило 125 геномных локусов, связанных с 11 признаками, связанными с фотосинтезом, выявив положительные или отрицательные корреляции между кластерами признаков. Биологическая аннотация значимых однонуклеотидных полиморфизмов выявила 189 генов, некоторые из которых связаны с такими процессами, как гликолиз и функции митохондрий.

По словам ведущего исследователя Чжэнью Цзя, «это сложное переплетение геномной информации и корреляций признаков требует дальнейших исследований для расшифровки сложной головоломки регуляции и функциональности фотосинтеза, раскрывая сложное взаимодействие генетики в формировании этих важнейших признаков».

Подводя итог, можно сказать, что в этом исследовании были проанализированы признаки, связанные с фотосинтезом, в 71 сорте и сорте цитрусовых с использованием более 56 000 SNP и 37 параметров отражения листьев. Результаты расширяют наше понимание генетических и физиологических факторов фотосинтеза, способствуя выведению более устойчивых и продуктивных сортов фруктовых деревьев с помощью целевых стратегий селекции и улучшенного управления садом.