Амурский виноград (Vitis amurensis), также известный как китайский дикий виноград или Шанпутао (山葡萄), является восточноазиатским видом винограда, произрастающий в бассейне Желтой реки и реки Сунгари в Китае, Сибири, России, Корее и Японии. Он высоко ценится за свою морозостойкость, обилие фенольных соединений и потенциал для производства вина. Несмотря на распространенность геном амурского винограда до недавнего времени не был хорошо изучен. В последнем исследовании ученые собрали и проанализировали высококачественную последовательность генома амурского винограда сорта Zuoshan 1, что позволило получить ценные сведения о биологии, эволюции и селекции винограда.
Амурский виноград — один из восточно-азиатских видов винограда, известный своей чрезвычайной морозостойкостью: он выдерживает температуры до -40°C. Эта особенность делает его отличным кандидатом для селекционных программ, направленных на повышение устойчивости к холоду других сортов винограда. Кроме того, амурский виноград содержит большое количество фенольных соединений, процианидинов, олигостильбенов и стилбенов, что способствует его потенциальной пользе для здоровья и коммерческой ценности.
Сборка и анализ генома.
Исследовательская группа использовала передовые технологии секвенирования, включая Nanopore, MGISEQ и Hi-C, для de novo сборки генома амурского винограда сорта «Зуошань 1». Собранный геном занимает около 522 Мб и включает 27 635 генов, кодирующих белки. Эта высококачественная сборка охватывает 97,5 % предполагаемого генома и предоставляет исчерпывающую информацию для будущих генетических исследований и селекционных программ.
Филогенетические данные и дивергенция видов.
Филогенетический анализ показал, что Vitis riparia, вероятно, отделился от двух других видов, Vitis amurensis и Vitis vinifera, на более ранних этапах эволюции. Исследование также показало роль основной гексаплоидии (ECH) в дивергенции и биологических инновациях этих видов. Примечательно, что у амурского винограда меньше генов устойчивости к болезням с сайтами связывания нуклеотидов (NBS) по сравнению с другими видами винограда, что может быть связано с его уникальным эволюционным путем.
Механизмы морозоустойчивости.
Замечательная устойчивость амурского винограда к холоду может быть обусловлена более прочной сетью регуляторных генов морозоустойчивости. Исследование выявило значительное накопление вариантов последовательностей, повышающих устойчивость к холоду, что дает ценную информацию для селекции морозоустойчивых сортов винограда. Понимание этих генетических механизмов может способствовать созданию сортов винограда, способных выдерживать суровые зимы.
Определение пола винограда.
Одним из наиболее интригующих результатов исследования является выявление гипотетического участка определения пола (SDR) в геноме амурского винограда. Исследователи обнаружили PPR-содержащий белок-кодирующий ген, который может отвечать за определение пола. Сравнение с участками определения пола у Vitis vinifera показало значительное сходство, хотя обнаружены и некоторые различия, например, отсутствие гена флавинсодержащей монооксигеназы (FMO) у амурского винограда.
Значение для селекции винограда.
Высококачественная геномная последовательность амурского винограда закладывает прочную основу для понимания биологии винограда и создания новых селекционных линий. Ожидается, что результаты этого исследования, особенно в отношении устойчивости к холоду и определения пола, внесут значительный вклад в улучшение сортов винограда. Селекционеры смогут использовать эту геномную информацию для создания сортов винограда с улучшенными характеристиками, такими как повышенная морозостойкость и оптимизированные репродуктивные свойства.
Заключение.
Сборка генома de novo амурского винограда является важнейшим достижением в исследовании генетики винограда. Изучая историю эволюции, механизмы морозостойкости и процессы определения пола у амурского винограда, это исследование открывает новые возможности для выведения новых превосходных сортов винограда. По мере развития программ селекции винограда данные о геноме амурского винограда, несомненно, будут играть решающую роль в формировании современного виноградарства.
