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一个甜蜜的故事:现代甘蔗起源于三个祖先基因组

新研究确定了杂交和回复事件导致现代甘蔗品种。

甘蔗是一种热带作物,有助于全球生产的60-80%的蔗糖。两种野生甘蔗种类是已知的 糖果 属, S. Spontaneum.S. Robustum.。甜蜜的驯养甘蔗, S. Officinarum.,被认为是驯化的 S. Robustum. 在大约8,000年前的新几内亚。甘蔗都是多倍体(具有两组以上的染色体),现代品种有120个染色体,使得任何基因组与甘蔗复杂化。相比之下,人类总共有23对,46条染色体。  

Nicolas Pompidor,博士生,和 AngéliqueD博士D.’Hont cir 来自加利福尼亚大学,伯克利大学和伊利诺伊大学的同事 分析了数百种甘蔗序列,发现该属源自三个创始基因组。发现现代品种源于几个世纪前的育种者在几个世纪前衍生出来的几个杂交 S. Officinarum. S. Spontaneum.。 AngéliqueD博士D.’Hont有助于组装第一个 甘蔗参考基因组 并一直在努力 香蕉基因组学。 

Pompidor,D'Hont和同事测序了R570品种的12个单倍型,重点关注两个不同的基因组区域(Adh1Rpa1)。研究人员另外并沉淀了95个全基因组序列和304个靶向序列,以捕获遗传多样性 Saccharum(S. Officinarum,S. Robustum,S.Phontaneum,S. Barberi,S. Edule) 和相关的物种。分析了三组的系统发育关系,发散时间和来源。 

甜甘蔗, S. Officinarum. 其特征在于其厚的茎,其中大多数蔗糖被储存。资源: 帆布.

研究人员发现,12个单倍型形成了三组,表明有三种创始基因组(A,B和C)涉及的起源 糖果 属和现代甘蔗品种。 Genomes A和B由甜甘蔗贡献, S. Officinarum. 虽然C由野生物种贡献, S. Spontaneum.。这些群体估计彼此分歧约0.8至130万年前 糖果miscanthus. Genera彼此分歧了570万年前。在两个基因组区域内,确定了60-188个单核苷酸多态性(SNP),其可用于未来的研究,以研究三种创始基因组在其他品种中的贡献。

野生甘蔗种类, S. Spontaneum. 看起来更像是一个高大的草. 资源: 帆布.

第一个人造的甘蔗杂交 S. Officinarum. and S. spontaneum 由于疾病爆发而制作,但杂交种具有含量或低水平的糖含量。 

通过重复的回复来恢复高糖含量 S. Officinarum.

“在所有现代品种中发现了三组SNPS [单核苷酸多态性],所有现代品种都衍生自一个世纪以前的育种者在几个世纪前衍生出几个杂交的杂交 S. Officinarum. S. Spontaneum.S. Barberi. 克隆。这些种间隔杂交的杂交之后是回复 S. Officinarum. 恢复良好的农艺表现,“Pompidor,D'Hont和同事写道。

“我们的结果表明,在物质血管谱系中发散后,Saccharum谱系在几个亚谱系(A,B,C并且可能是其他人)中,进一步接受了现今的自动和/或全多倍体事件高阶多倍体(>4x).”

这项研究已经回答了关于该起源的许多问题 糖果 Genus并克服使用一个非常复杂的植物基因组学的挑战。 
甘蔗种植有一个伟大的 对环境的负面影响 因为它们是世界上最口感的作物,但它是一个重要的生物能源。对他们的全球需求继续增加。当你下次将一勺糖混合到饮料中时,请记住,需要213加仑的水来生产一磅精制的蔗糖!

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