Kompleksowe badanie genomiczne zmapowało genetyczny plan produkcji glukozynolanów (GSL) w brokułach, podkreślając kluczowe geny, takie jak MAM1, które wzmacniają jego właściwości przeciwnowotworowe. Te spostrzeżenia są kluczowe dla hodowli brokułów i pokrewnych roślin Brassica o zwiększonej wartości odżywczej, oferującej znaczące korzyści zdrowotne.

Nowe badania pozwoliły zidentyfikować kluczowe geny w brokułach, które zwiększają zawartość związków zwalczających raka, co daje nadzieję na zdrowsze odmiany roślin kapustnych

Kompleksowa analiza genomiczna brokułów odkryła genetyczną podstawę produkcji glukozynolanów (GSL), substancji znanych ze swoich zalet zdrowotnych, takich jak właściwości przeciwnowotworowe. Naukowcy skonstruowali wysokiej jakości genom na poziomie chromosomów i wskazali niezbędne geny odpowiedzialne za syntezę GSL. Badania te dostarczają cennej wiedzy na potrzeby późniejszych badań genetycznych i uprawy roślin Brassica o ulepszonych profilach odżywczych, co stwarza warunki do zwiększenia korzyści zdrowotnych wynikających z tych powszechnie spożywanych warzyw.

Brokuły są znane ze swoich właściwości zdrowotnych, przede wszystkim ze względu na bogatą zawartość glukozynolanów (GSL), które mają właściwości przeciwnowotworowe i przeciwutleniające. Pomimo szeroko zakrojonych badań nad Brassica gatunekgenetyczna podstawa różnorodności GSL pozostaje niejasna. Zrozumienie tych mechanizmów jest kluczowe dla zwiększenia wartości odżywczej brokułów i pokrewnych upraw. Poprzednie badania zidentyfikowały różne struktury GSL, ale konkretne geny i ich role w biosyntezie GSL wymagają dalszych badań. Zajęcie się tymi lukami jest niezbędne do opracowania genetycznie ulepszonych Kapusta uprawy o zwiększonych korzyściach zdrowotnych.

Szczegółowe mapowanie genomiczne

Najnowsze badanie przeprowadzone przez naukowców z Hunan Agricultural University w Chinach, opublikowane w czasopiśmie Badania ogrodniczeprzedstawia genom brokułów w skali chromosomowej. W badaniu tym wykorzystano zaawansowane technologie sekwencjonowania, aby zapewnić szczegółową analizę biosyntezy GSL.

Badanie pomyślnie zmontowało wysokiej jakości genom brokułów w skali chromosomowej przy użyciu zaawansowanych odczytów PacBio HiFi i technologii Hi-C, uzyskując całkowity rozmiar genomu 613,79 Mb i contig N50 14,70 Mb. Ta szczegółowa mapa genomowa pozwoliła na identyfikację kluczowych genów zaangażowanych w biosyntezę GSL, w tym kluczowego genu metylotioalkilomalanowej syntazy 1 (MAM1).

Genom B. warzywna zmienna kursywa Plenck (Bop04-28-6, brokuły). A Zdjęcie przedstawiające najważniejsze cechy brokuła w okresie dojrzałym. B Odczyty 17-merowego widma Illumina. C Mapa cieplna interakcji Hi-C zmontowanego genomu Bop04-28-6. Pasek kolorów po prawej stronie przedstawia gęstość interakcji Hi-C, która jest wskazywana przez liczbę połączeń przy rozdzielczości 1 Mb. D Circos pokazuje cechy genomiczne Bop04-28-6 i innych gatunków. Źródło: Horticulture Research

Badania wykazały, że nadmierna ekspresja BoMAM1 w brokułach znacząco zwiększa akumulację C4-GSL, podkreślając jego istotną rolę w biosyntezie GSL. Ponadto badanie dostarczyło spostrzeżeń na temat mechanizmów ewolucyjnych, które przyczyniają się do różnorodności profili GSL wśród różnych Kapusta gatunków. Odkrycia te oferują kompleksowe zrozumienie czynników genetycznych wpływających na produkcję GSL, co jest niezbędne dla przyszłych badań genetycznych i rozwoju Kapusta uprawy o podwyższonych właściwościach odżywczych.

Implikacje i perspektywy na przyszłość

Dr Junwei Wang, autor korespondencyjny badania, stwierdził: „Nasze odkrycia dostarczają kompleksowego zrozumienia czynników genetycznych wpływających na biosyntezę GSL w brokułach. Ta wiedza jest kluczowa dla przyszłej poprawy genetycznej i zwiększenia wartości odżywczej Kapusta „uprawy”.

Niniejsze badanie genomiczne oferuje cenne zasoby dla programów hodowli molekularnej mających na celu poprawę zawartości składników odżywczych w brokułach i innych warzywach. Kapusta uprawy. Dzięki zrozumieniu genetycznych podstaw biosyntezy GSL naukowcy mogą opracować odmiany o zwiększonych korzyściach zdrowotnych, przyczyniając się do lepszego zdrowia i odżywiania ludzi.

Odniesienie: „Genom referencyjny brokułów w skali chromosomowej (Brassica oleracea var. italica Plenck) dostarcza wglądu w biosyntezę glukozynolanów” autorstwa Qiuyun Wu, Shuxiang Mao, Huiping Huang, Juan Liu, Xuan Chen, Linghui Hou, Yuxiao Tian, ​​Jiahui Zhang, Junwei Wang, Yunsheng Wang i Ke Huang, 28 lutego 2024 r. Badania ogrodnicze.
DOI: 10.1093/hr/uhae063

Prace te były wspierane przez Narodowy Kluczowy Program Badań i Rozwoju Chin (2022YFF1003000), Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (32372682, 32272747, 32072585, 32072568), Międzynarodowe Projekty Współpracy Narodowego Kluczowego Programu Badań i Rozwoju Chin (2022YFE0108300), Projekt Innowacji Badawczych dla Absolwentów Hunan (2023XC103) oraz Program Szkoleniowy w zakresie Innowacji i Przedsiębiorczości dla Studentów Szkół Wyższych (S202310537006X).