Метагенетический анализ сладости дыни

Метагенетический анализ сладости Cucumis melo расширяет представления о сложной генетической архитектуре этого признака. Объединение новых масштабных результатов с опубликованными данными о локусах количественных признаков (QTL) создаёт основу для формирования пан-QTLome сладости дыни. Конечная цель генетики сельскохозяйственных культур — описать полный набор генов и аллелей, определяющих фенотипическую вариабельность количественного признака внутри вида. Сладость мякоти — один из основных факторов качества плодов и потребительской привлекательности дынь. Вид Cucumis melo отличается большим разнообразием признаков, включая значительную вариабельность содержания общего количества растворимых сухих веществ (TSS) в мякоти плодов — от 2 °Brix у несладких до 18 °Brix у сладких образцов. В настоящем исследовании проведён метагенетический анализ вариабельности содержания TSS и сахаров у дыни на основе шести популяций и измерений плодов более чем у 30 000 растений, выращенных в открытом грунте и теплицах, в сочетании с данными 15 опубликованных исследований QTL, связанных со сладостью дыни. Сначала охарактеризовали вариабельность состава сахаров у 180 генетически разнообразных образцов, представляющих три подвида и 12 соответствующих групп сортов; затем картировали QTL содержания TSS и сахаров и подтвердили, что накопление сахарозы является ключевым фактором, объясняющим вариабельность TSS. Многосезонный анализ широкой полудиаллельной популяции, полученной от 20 разнообразных родительских форм, выявил все типы наследования TSS; при этом достоверно преобладала аддитивная составляющая. Параллельное генетическое картирование в четырёх продвинутых двуродительских популяциях позволило выявить общие и уникальные QTL содержания TSS в 12 хромосомных регионах. Мы показали, что суммарный эффект благоприятных аллелей QTL содержания TSS носит менее чем аддитивный характер, а также продемонстрировали перспективность пирамидирования QTL. Благодаря обширному набору данных удалось дополнительно установить, что вариабельность TSS имеет слабые генетические корреляции с размером плода и характером его созревания, что поддерживает возможность эффективной селекции непосредственно на сладость. Интегрированный анализ в сочетании с дополнительными опубликованными данными о QTL расширяет представления о сложной генетической основе сладости дыни и предлагает подход к дальнейшему формированию пан-QTLome сладости дыни при участии научного сообщества.