Генетики проследили историю роз

Французские, китайские и немецкие учёные отсеквенировали геном чайной розы (Rosa chinensis), вида-прародителя многих современных сортов роз. 

Как пишут исследователи в Nature Genetics, они обнаружили гены, предположительно, отвечающие за ремонтантность (способность к многократному цветению в течение сезона). Также они выяснили, что  синтез летучих веществ, которые придают цветку аромат, и пигментов, ответственных за цвет роз, координируется одним и тем же тандемом белка и некодирующей микроРНК.

В род шиповник (Rósa) входит около 200 видов, но, предположительно, только от восьми до 20 из них стали скрещивать между собой и они стали родоначальниками современных гибридных сортов роз. Один из них — чайная или китайская роза (Rosa chinensis) — попал в Европу из Китая в XVIII веке. Этот вид обладал ремонтантностью, а также необычными цветом и ароматом, поэтому его стали скрещивать с европейскими и ближневосточными розами. В результате появились многочисленные гибриды. Однако проводить селекцию на основе генетических данных до сих пор не получалось. Несмотря на небольшой размер генома (около 560 миллионов пар нуклеотидов), определить его последовательность учёные до недавних пор не могли. 

У всех роз гетерозиготные геномы (то есть копии генов в гомологичных хромосомах немного отличаются друг от друга). После секвенирования и сборки генома исследователи получали последовательность сравнительно коротких фрагментов, которые было сложно расшифровать и «состыковать» между собой. 

Авторы нового исследования под руководством Мухаммеда Бендахмана (Mohammed Bendahmane) из Лионского университета, Патрика Винкера (Patrick Wincker) и Муссы Бенхамида (Moussa Benhamed) из университета Эври получили микроспоры и гомозиготный геном (то есть с одинаковыми копиями генов) розы Rosa chinensis сорта «Old Blush». 

Rosa chinensis 'Old Blush':

 

Image - http://www.bbc.com

 

Используя технологию секвенирования длинных последовательностей ДНК, учёным удалось получить последовательность полного генома розы с 80-кратным покрытием.

В результате учёные проследили историю рода шиповник, смогли определить гены-кандидаты, отвечающие за способность к многократному цветению, а также выяснили, как регулируется синтез терпенов — летучих веществ, придающих цветку аромат, и антоцианов — пигментов, окрашивающих его в красный или фиолетовый цвета. 

Оказалось, что родственные малина (род Rubus), шиповник и земляника (род Fragaria) за сравнительно короткое время отделились от общего предка из подсемейства розановых (Rosoideae). 

При этом шиповник и земляника разошлись после одного разделения и двух слияний хромосом предкового растения. 

Исследователи определили, что ремонтантность розам придал ген TFL1 (RoKSN), который кодирует белок, обычно подавляющий цветение у растений. Но у культурных сортов роз он «сломался» после переноса в него мобильного генетического элемента из чайной розы. 

Предположительно, за многократное цветение отвечают и гены SPT и DOG1, которые кодируют белки, отвечающие за цветение.

Также исследователям удалось выяснить, что синтез терпена гермакрена d, который вырабатывается в лепестках чайной розы, и цианидина, из которого образуются антоцианы, координируется одним и тем же модулем, состоящим из белка SPL9 и некодирующей микроРНК miR156. 

Ранее биологи обнаружили гены белой лилии, регулирующие синтез терпеноидов, фенилпропаноидов и жирных кислот, которые, в свою очередь, отвечают за выработку летучих веществ, придающих запах цветам.