ソラナム・パン・ジェネティクスは,作物工学における偶然性としてパラログを明らかにする

科学分野:

• 植物遺伝学とゲノミクス
• 植物育種と改良
• 進化生物学

背景:

• パンゲノミクスとゲノム編集は 農作物を改良しています
• 遺伝子型からフェノタイプへの知識の交換は グローバルな作物と現地作物の知識の交換は 食糧システムを強化することができます
• 種特有の遺伝子変異は,関連作物でも予測可能な現象的結果を阻害する.

研究 の 目的:

• 遺伝子の複製とパラログの多様化が,ソランウム属の遺伝子型からフェノタイプへの予測可能性の障害として調査する.
• パンゲノミクス,機能ゲノミクス,パンゲノミクスを統合して 特徴の進化を理解する.
• アフリカの茄子栽培の果実サイズに影響を与えるパラログの多様化の進化史を解析する.

主な方法:

• 13種の原産の作物を含むソランウム属のパンゲノムを確立した.
• 統合された機能的ゲノミクスと汎遺伝学のアプローチ
• パンゲノムをアフリカ産の茄子種で増やし 定量遺伝学とゲノム編集を適用した.

主要な成果:

• 何千もの遺伝子の複製,特に家畜遺伝子のファミリーでは,22種のソラナムの配列,発現,機能のダイナミックな変化を示しました.
• CLAVATA3 (CLV3) パラログの喪失を補償した系統特有のタンデム複製により,偽遺伝子化と消去が続き,融合したCLV3アレルが生まれた.
• この融合したCLV3アレルは,酵素遺伝子を伴って,果物の臓器数を調節し,特徴の変異に影響する複雑なパラログの進化を示しています.

結論:

• 遺伝子の重複とそれ以降のパラログの多様化は,遺伝子型からフェノタイプへの予測可能性に重大な,未熟な障壁である.
• 種間の遺伝子型からフェノタイプへの知識を翻訳するには,短い時間スケールでのこれらのダイナミックな進化的変化を理解することが重要です.
• 農作物の改良と世界の食糧安全保障の改善に 必要なのは,パラログの多様化です.