Weinreben sind zentral für die weltweite Wein- und Lebensmittelproduktion, doch ihre Züchtung ist aufgrund komplexer Genome und Krankheitsanfälligkeiten eine Herausforderung. Das Fehlen einer vollständigen Genomassemblierung hat Fortschritte in der genetischen Modifikation von Trauben lange behindert und die Entwicklung von krankheitsresistenten Sorten eingeschränkt. Diese Lücke verdeutlicht die Notwendigkeit einer gründlichen Untersuchung des Genoms der Thompson Seedless Traube, um ihr Zuchtpotenzial zu erschließen.
In einem bedeutenden Fortschritt für die Weinbauwissenschaft haben Forscher der Northwest A&F University am 13. Dezember 2023 eine bahnbrechende Genomassemblierung der Thompson Seedless Traube in der Zeitschrift Horticulture Research veröffentlicht. Die Studie bietet eine umfassende, telomer-zu-telomer, lückenlose Genomassemblierung und markiert eine neue Ära der funktionellen Genomik von Trauben. Diese Errungenschaft vervollständigt nicht nur die genetische Karte der Thompson Seedless, sondern setzt auch einen neuen Maßstab für die Forschung an Weinreben.
Die Forschung präsentiert eine außergewöhnlich detaillierte Genomassemblierung der Thompson Seedless Traube und nutzt modernste Sequenzierungstechnologien, um eine lückenlose Genomassemblierung über alle 19 Chromosomen hinweg zu erreichen, mit einer N50-Kontiguität von 27,1 Mb. Diese neue Assemblierung schließt Lücken früherer Bemühungen und fügt 31,5 Mb hochqualitativer Sequenzdaten hinzu, was die Annotation von über 30.000 protein-codierenden Genen ermöglicht. Ein bemerkenswerter Aspekt der Studie ist die Analyse von Genen mit nukleotid-bindenden Leucin-reichen Wiederholungen (NLR), die für die Krankheitsresistenz von Pflanzen entscheidend sind. Die Forscher beobachteten eine signifikante Reduktion von zwei NLR-Typen, was die Anfälligkeit der Sorte für Pilzkrankheiten erklären könnte, während ein Anstieg eines dritten NLR-Gentyps auf eine evolutionäre Anpassung an pathogenbedingte Druckverhältnisse hinweist. Diese Erkenntnisse bieten einen genetischen Rahmen für das Verständnis der Mechanismen der Krankheitsresistenz bei Trauben und legen die Grundlage für die Entwicklung von Sorten mit höherer Krankheitsresistenz.
Dr. Junyang Song, der korrespondierende Autor der Studie, erklärte: "Unsere Arbeit schließt nicht nur Lücken in der vorherigen Genomassemblierung, sondern bietet auch eine umfassende genetische Roadmap für die Züchtung von Weinreben. Dieser Durchbruch wird die Entwicklung von krankheitsresistenten Traubensorten erleichtern und unser Verständnis der Genetik von Trauben vertiefen."
Das hochwertige Referenzgenom der Thompson Seedless wird voraussichtlich die molekularen Züchtungsinitiativen bei Trauben erheblich beschleunigen. Diese genetische Ressource bietet wichtige Einblicke in Schlüsselmerkmale wie Samenlosigkeit, Krankheitsresistenz und Farbmerkmale, die zur Verbesserung des Anbaus von Weinreben weltweit genutzt werden können. Die Forschung eröffnet Wege zur Schaffung neuer Traubensorten mit verbesserten Eigenschaften, was sowohl der Landwirtschaft als auch den Verbrauchern Vorteile verspricht.
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (U1603234, 32002000, 32202423), dem Key Research and Development Program of Shaanxi (Programm Nr. 2023-YBNY-075) und der China National GeneBank (CNGB) unterstützt.
Über Horticulture Research: Horticulture Research ist eine Open-Access-Zeitschrift der Nanjing Agricultural University, die 2022 in der Kategorie Gartenbau der Journal Citation Reports ™ von Clarivate den ersten Platz belegt. Die Zeitschrift veröffentlicht originale Forschungsartikel, Übersichten, Perspektiven und Korrespondenz zu wichtigen gartenbaulichen Pflanzen und Disziplinen, einschließlich Biotechnologie, Züchtung, Zell- und Molekularbiologie, Evolution, Genetik, interspezifische Interaktionen, Physiologie und der Domestikation von Pflanzen.