Международный консорциум исследователей секвенировал два диких родительских вида домашней петунии. Исследование, опубликованное в журнале Nature Plants, показывает, что петуния имеет сложную генетическую историю, поскольку она подверглась одной тройной репликации генома, как и все пасленовые, и определяет особенно динамичную часть генома, содержащую гены цвета и запаха.
Опубликованные геномы станут ценным ресурсом для многих ученых, которые используют петунию для изучения биологических вопросов, касающихся симбиоза, самооплодотворения и циркадных ритмов.
"Петуния – важнейшее растение для подстилки в U.S.,- сказал первый автор Аурелиано Бомбарели, доцент кафедры садоводства в Политехническом институте Вирджинии и бывший научный сотрудник Института Бойса Томпсона, работая над геномом петунии. Но помимо использования в озеленении, петуния использовалась для изучения мобильных элементов – фрагментов ДНК, которые могут независимо перемещаться по геному, – и использовалась в качестве модели для развития цветов, производства запаха и взаимодействия с опылителями.
Одомашненные петунии (Petunia hybrida) представляют собой гибрид двух диких видов; один с маленьким пурпурным цветком под названием Petunia inflata, а другой с большим белым цветком под названием Petunia axillaris.
В результате интенсивного разведения за последние 200 лет люди создали разновидности петунии, которые цветут практически любым цветом радуги.
Хотя исследователи ожидали, что садовая петуния получит примерно половину своих генов от каждого из родителей, вместо этого они увидели, что геном гибридного растения на 80% состоит из белых петуний и только на 10% из петуний пурпурных.
Остальные 10 процентов генов представляли собой мозаику – кусочки последовательностей от каждого родителя, смешанные вместе. В своей будущей работе Бомбарели планирует исследовать происхождение этих мозаичных генов и их роль в одомашнивании петунии.
"История одомашнивания этого вида растений непроста", – сказал Бомбарели. "Я думаю, что изучение этого может дать нам не только историческую перспективу, но также может дать нам инструменты на будущее, чтобы приручить другие виды. Петуния – это не просто цветок.
Также может быть моделью для приручения."
Эти два вида разошлись, когда пурпурная петуния приняла новую стратегию опыления. Пурпурная петуния привлекает пчел своим ярким цветом, но как только она потеряла пигмент и стала белой и начала образовывать новые ароматические соединения, вместо этого она стала привлекать боровых птиц в качестве опылителей.
Родительские геномы показали, что факторы транскрипции, которые способствовали этому переключению, могут быть найдены в особенно динамичной части генома, что также может быть ответственным за большое разнообразие цветов цветов, которые могут давать домашние петунии.
Петунии относятся к семейству пасленовых и являются потомками того же растения, от которого выросли помидоры, перец, картофель и баклажаны. Геномы родительской петунии показывают, что петуния претерпела по крайней мере одно отдельное событие гексаплоидизации, когда ее число хромосом утроилось.
Это событие произошло до того, как петунии отделились от томатов и других пасленовых культур, около 30 миллионов лет назад.
«Эти результаты – огромный вклад в исследования пасленовых, – сказал Лукас Мюллер, соавтор и доцент BTI. "Они дополняют геномы, полученные за последние несколько лет, таких как томат, картофель и перец, и будут добываться исследовательским сообществом в течение многих лет."
Проект генома петунии не имел специального финансирования, но вместо этого получил поддержку многих ученых в сообществе исследователей петунии.