De acordo com pt.wedoany.com-A equipe do pesquisador Zhang Shengping, do Instituto de Horticultura e Culturas Vegetais da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas, publicou um estudo inovador na revista Nature Genetics, construindo o pan-genoma cromossômico do pepino de maior escala e mais alta qualidade até o momento, revelando sistematicamente o papel crucial das variações estruturais na adaptação geográfica e na evolução de características do pepino. Ao integrar 133 recursos de germoplasma de pepino, a equipe identificou mais de 135 mil variações estruturais de alta confiança, clonando pela primeira vez o gene de resistência à sarna CsCcu, que estava oculto e perdido no genoma de referência, e o gene de comprimento do fruto CsSPL1, regulado por variações raras, fornecendo ferramentas genômicas sistemáticas para o melhoramento molecular do pepino.
A equipe de pesquisa identificou 1.960 variações no número de cópias de genes (gCNV), que estão significativamente enriquecidas em regiões de pontos quentes de recombinação genômica. Por meio da análise do índice de diferenciação populacional (VST), foi descoberta uma variação de duplicação em tandem não resolvida anteriormente no locus do gene da florígena do pepino CsFT. Essa variação é a variação causal que impulsiona a expressão aumentada de CsFT e o fenótipo de floração precoce, fornecendo a base genética para a expansão do pepino para regiões de alta latitude.
O estudo construiu o pan-conjunto de genes NLR do pepino (PanNLRome), identificando um total de 8.835 genes NLR, cuja diversidade populacional se origina principalmente de variações alélicas entre haplótipos. Para o gene de resistência à sarna Ccu, a equipe realizou uma análise GWAS baseada em haplótipos usando o PanNLRome, identificando um gene TNL e verificando sua função de resistência a doenças por meio de tecnologia de edição genética. A análise de haplótipos mostrou que apenas o Hap1 é resistente, indicando que a abordagem do pan-genoma pode compensar a perda oculta de genes funcionais em um único genoma de referência.
O estudo integrou 125 genomas recém-montados e 8 genomas publicados, identificando um total de 135.597 variações estruturais não redundantes de alta confiança, incluindo 71.344 deleções, 55.891 inserções, 550 inversões, 3.411 duplicações e 4.401 translocações, com uma taxa de precisão de verificação por PCR de 96,05%. No germoplasma selvagem recém-montado CG88, foi descoberto um cariótipo não relatado anteriormente, com seus cromossomos 4 e 7 carregando cada um uma grande inversão de fragmento, verificada de forma independente por dados Hi-C. Análises de eQTL populacional e seleção indicam que as variações estruturais desempenham um papel regulador importante na expressão gênica.
Análises GWAS baseadas em SNP e SV para 38 características agronômicas mostraram que mais de 60% dos sinais de associação são exclusivos da GWAS baseada em SV. Para a característica chave do comprimento do fruto, a contribuição genética de variações estruturais raras chega a aproximadamente 40%. A equipe realizou análises dentro de cada grupo geográfico, detectando com sucesso 34 loci significativos anteriormente mascarados. Entre eles, uma inserção rara de LTR no primeiro éxon do gene CsSPL1 no grupo eurasiático foi confirmada como um regulador positivo do comprimento do fruto. Análises adicionais mostraram que o padrão de diferenciação da frequência alélica de CsSPL1 é altamente consistente com a história de domesticação do pepino, e as preferências de seleção de melhoramento em diferentes regiões levaram a diferenças de haplótipos.
O Instituto de Horticultura e Culturas Vegetais da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas é a primeira unidade deste artigo. O pesquisador Zhang Shengping, o pesquisador associado Dong Shaoyun e o professor Zhang Zhonghua da Universidade Agrícola de Qingdao são os autores correspondentes. A pesquisa foi apoiada pelo Laboratório Nacional Chave de Melhoramento Biológico de Hortaliças, pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Chave, pelo Projeto de Inovação Juvenil da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas e pelo projeto do Sistema Técnico da Indústria de Agricultura Moderna Nacional.
