Blaupause für die Verbesserung von Heidelbeeren: genetische und epigenetische Entdeckungen
Jüngste Forschungsarbeiten haben signifikante genetische und epigenetische Variationen bei Heidelbeersorten aufgedeckt, insbesondere zwischen Northern Highbush (NHB) und Southern Highbush (SHB) Heidelbeeren. Die Studie unterstreicht die Rolle der Gen-Introgression bei der Anpassung der SHB an subtropisches Klima und identifiziert Schlüsselgene wie VcTBL44, die mit der Fruchtfestigkeit in Verbindung stehen. Diese Erkenntnisse bieten wertvolle Einsichten und Ressourcen für die künftige Heidelbeerzüchtung.
Populationsstruktur und genetische Vielfalt von Heidelbeer-Akzessionen. Ein Maximum-Likelihood-Stammbaum von 222 Heidelbeer-Akzessionen. HHB: halbhohe Heidelbeere; LB: niedrigwüchsige Heidelbeere; NHB: nördliche hochwüchsige Heidelbeere; RB: Kaninchenaugen-Heidelbeere; SHB: südliche hochwüchsige Heidelbeere. B Hauptkomponentenanalyse der ersten beiden Komponenten (PC1 und PC2) für alle Akzessionen und die wichtigsten kultivierten Heidelbeerakzessionen. PC1, erste Hauptkomponente; PC2, zweite Hauptkomponente. C Analyse der Populationsstruktur von Kulturheidelbeer-Akzessionen und V. darrowii bei unterschiedlichen Clusterzahlen (K = 2-10). Die y-Achse quantifiziert die Zugehörigkeit zu den Untergruppen, und die x-Achse zeigt die verschiedenen Akzessionen. Der rot markierte K-Wert ist der optimale K-Wert, der auf der Grundlage des CV-Fehlers ermittelt wurde. D Nukleotiddiversität (π) und Populationsdivergenz (FST-Wert) in vier Kulturheidelbeer-Untergruppen (berechnet anhand des Diploidmodells). Die Werte in den Kreisen stellen die Nukleotiddiversität (π) der Gruppen dar (braune, orange, blaue und violette Kreise stehen für die Untergruppen LB, SHB, NHB bzw. RB), und der Wert zwischen den einzelnen Paaren zeigt die Populationsdivergenz (FST-Wert) an.
Horticulture Research
Blaubeeren, die zur Gattung Vaccinium gehören, sind für ihre ernährungsphysiologischen Vorteile bekannt und erfreuen sich weltweit einer steigenden Nachfrage. Der Anbau steht jedoch vor Herausforderungen wie Klimaanpassung und Fruchtqualität. Moderne Blaubeeren haben eine kurze Domestizierungsgeschichte, die hauptsächlich durch interspezifische Hybridisierung entstanden ist. Diese Herausforderungen erfordern eine tiefere Erforschung der genetischen und epigenetischen Faktoren, die die Eigenschaften der Heidelbeere beeinflussen.
Forscher der Universität Peking und der Jilin Agricultural University haben in Zusammenarbeit mit internationalen Experten bedeutende Fortschritte in der genetischen Forschung an Heidelbeeren erzielt. Ihre Studie stellt eine umfassende Analyse der genomischen Variation von Heidelbeeren dar und markiert damit einen entscheidenden Moment in der Agrarwissenschaft.
Die Studie umfasste die Re-Sequenzierung des gesamten Genoms und die Bisulfit-Sequenzierung bei verschiedenen Heidelbeersorten, um deren genetische und epigenetische Unterschiede zu verstehen. Die Forscher stellten fest, dass eine signifikante Gen-Introgression von V. darrowii und V. ashei in die Sorte Southern Highbush (SHB) stattfand, was deren subtropische Anpassung begünstigte. Sie entdeckten das Gen VcTBL44, das für die Regulierung der Fruchtfestigkeit bei SHB entscheidend ist. Darüber hinaus fanden sie signifikante Unterschiede in den DNA-Methylierungsmustern zwischen Northern Highbush (NHB) und SHB, insbesondere in den CHH-DMRs, die mit der Transposonregulation in Verbindung stehen. Diese Ergebnisse bieten ein umfassendes Verständnis der genetischen und epigenetischen Mechanismen, die zu einer Verbesserung der Heidelbeersorten geführt haben, und liefern wertvolle Ressourcen für künftige Züchtungsprogramme zur Verbesserung der Fruchtqualität und der Klimaresistenz.
Dr. Haiyue Sun, einer der führenden Forscher in der Studie, erklärte: "Unsere Forschung liefert eine detaillierte genetische und epigenetische Karte der Heidelbeere, die entscheidende Erkenntnisse für Züchtungsprogramme bietet. Die Identifizierung von Schlüsselgenen wie VcTBL44 ebnet den Weg für die Entwicklung von Sorten mit verbesserter Fruchtqualität und Klimaanpassungsfähigkeit."
Die Erkenntnisse aus dieser Studie haben erhebliche Auswirkungen auf die Heidelbeerzüchtung. Die identifizierten genetischen und epigenetischen Ressourcen können zur Entwicklung neuer Sorten führen, die widerstandsfähiger gegen Klimaveränderungen sind und eine bessere Fruchtqualität aufweisen. Diese Forschung verbessert unser Verständnis der Heidelbeergenetik und bietet Züchtern praktische Instrumente, um die wachsende Nachfrage der Verbraucher nach hochwertigen Heidelbeeren zu befriedigen.
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Originalveröffentlichung
Zejia Wang, Wanchen Zhang, Yangyan Zhou, Qiyan Zhang, Krishnanand P Kulkarni, Kalpalatha Melmaiee, Youwen Tian, Mei Dong, Zhaoxu Gao, Yanning Su, Hong Yu, Guohui Xu, Yadong Li, Hang He, Qikun Liu, Haiyue Sun; "Genetic and epigenetic signatures for improved breeding of cultivated blueberry"; Horticulture Research, Volume 11, 2024-5-14
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