Nyckeln till bättre asparges identifierad i utvecklingen av sexkromosomer

Our Miss Brooks: Boynton's Barbecue / Boynton's Parents / Rare Black Orchid (Maj 2019).

Anonim

Arbeta med ett internationellt team av uppfödare och genomforskare, växtbiologer vid University of Georgia har sekvenserat genomet av asparges som en modell för sexchromosomutveckling. Arbetet lyfter fram långvariga frågor om ursprunget och tidig utveckling av könkromosomer, och fungerar samtidigt som en grund för insatser för sparrisuppfödning.

Deras forskning, den första bekräftelsen på tidiga modeller om hur sexkromosomer avviker inom samma art, publicerades idag i Nature Communications.

Medan de flesta blommande växter är hermafroditer är trädgårds sparrisväxter typiskt antingen manliga (XY) eller kvinnliga (XX), även om YY "supermales" kan produceras i växthuset. Odlare föredrar all-manliga växter, eftersom de lever längre och inte självfrö. Uppfödare producerar all-manlig XY-frö genom att korsa en XX-kvinna med en YY-supermale. Hittills förstod skillnaderna mellan aspargus X och Y-kromosomer och uppfödare kunde inte skilja XY-män från YY-superstjärnor utan tidskrävande testkors.

"Ett av de saker som vi kunde göra ganska tidigt i vårt samarbete var att identifiera genetiska markörer som gjorde det möjligt för uppfödare att effektivt skilja mellan XY-män från YY-män och sedan använda de YY-männen för att producera alla manliga frön", säger Jim Leebens- Mack, professor i växtbiologi och seniorförfattare på studien.

Förståelsen av den genetiska variationen i växter som möjliggör XY och YY-män utvecklades genom identifiering av gener som bestämmer kön, vilket banar vägen för effektivare utveckling och produktion av värdefulla asparagusplantor.

"Förutom att snabbare identifiera könsgenotyper kan våra samarbetspartners nu manipulera aspekten Y-kromosom för att konvertera män till kvinnor eller hermafroditer. I den närmaste framtiden kommer uppfödare att kunna korsa vilka linjer de vill ha utan att behöva titta inom en särskild linje för kvinnan som har en uppsättning egenskaper, och i en annan linje för en man med komplementära egenskaper, sade Leebens-Mack.

Frågor om den stora mångfalden av sexuella system i växter går tillbaka till Charles Darwin, och en tvågenmodell för ursprunget av sexkromosomer har gjorts av danska genetiker Mogens Westergaard i början av 1900-talet. Men teorin var omöjlig att testa genom analyser av människor och däggdjurssexkromosomer, där divergensen av X- och Y-kromosomen hände tiotals miljoner sedan.

Blommande växter som asparges har dock nyare ursprung i separata köns- och sexkromosomer, vilket utgör ett idealiskt tillfälle att testa Westergaards tvågenmodell samtidigt som de bidrar till avelsprogram.

Forskarna fann att som förutspådd av Westergaard och andra var koppling av en gen som var nödvändig för manlig funktion med en genstark utveckling av kvinnliga organ på en liten del av Y-kromosomen utgångspunkten för utvecklingen av aspargussexkromosomer.

"Under de senaste hundra åren har evolutionära biologer antydit flera sätt att ett vanligt par kromosomer kan utvecklas till ett X- och Y-par som bestämmer kön", säger Alex Harkess, tidigare doktorand i Leebens-Mack-lab och ledande författare på studie. "Vårt arbete bekräftar ett av dessa hypoteser, vilket visar att ett sexkromosompar kan utvecklas genom mutationer i bara två gener, en som påverkar utvecklingen av pollen (manlig) och en som påverkar utvecklingen av pistil (kvinnlig)."

"Uppfödare har drömt om att manipulera sexbestämning i trädgårdsaspargas i årtionden", säger medförfattare Ron van der Hulst i Limgroup avelsföretag i Nederländerna. "Identifiering av könsbestämningsgener i sparris kommer nu att tillåta oss att producera växter med manliga, kvinnliga och bisexuella blommor och kraftigt påskynda utvecklingen av inavlade linjer för att producera elithybridfrö."

Medförfattare och italiensk sparrisuppfödare Agostino Falavigna noterade också att referensgenomet för trädgårdsspergus kommer att göra det möjligt för honom och andra uppfödare att effektivt använda vilda släktingar som källor till gener som skulle kunna förbättra sjukdomsresistens, spjutkvalitet, smak, arom och antioxidantinnehåll.

menu
menu