Нов геномен анализ разкрива еволюцията и разнообразието на рода Ябълка

Malus е род с над 35 вида, естествено разпространени в умереното Северно полукълбо, от Източна Азия и Европа до Северна Америка. Този род включва опитомената ябълка (Malus domestica) и нейните диви роднини. Ново изследване разкрива еволюционните връзки между видовете Malus и как техните геноми са еволюирали през последните близо 60 милиона години.

"Има приблизително 35 вида в рода Malus, но въпреки важността на ябълката като овощна култура, не е имало задълбочено проучване за това как са се развили геномите на тази група", коментира професор Хонг Ма (Hong Ma) от Пенсилвания.

"В това проучване успяхме да се потопим дълбоко в геномите на Malus, да създадем родословно дърво на ябълка, да документираме събития като дублиране на целия геном и хибридизация между видовете и да намерим региони на генома, свързани със специфични черти, като резистентност към болест на струпясване по ябълката."

Професор Ма и колегите наскоро са секвенирали и сглобили геномите на 30 члена от рода Malus, включително култивирания сорт ябълка - златна превъзходна.

От 30-те вида 20 са диплоидни, което означава, че имат две копия на всяка хромозома, като хората, и 10 са полиплоидни, с три или четири копия на всяка хромозома, вероятно поради сравнително скорошни хибридизации на диплоидни и други роднини в Malus.

Чрез сравняване на последователността от близо 1000 гена от всеки вид, изследователите изграждат родословно дърво на рода и след това използват биогеографски анализ, за ​​да проследят произхода му до преди около 56 милиона години в Азия.

"Еволюционната история на рода е доста сложна, с множество примери за хибридизация между видовете и споделено събитие за дублиране на целия геном, което затруднява сравненията", кавза професор Ма.

"Наличието на висококачествени геноми за толкова голям брой видове в рода и разбирането на връзките между тях ни позволиха да се задълбочим в това как се е развил родът."

За по-нататъшен анализ на историята и еволюцията на геномите на Malus, учените изследват 30-те секвенирани генома в аналитичен подход, наречен пангеномика.

Еволюционният пейзаж на Malus, базиран на филогеномиката. Кредит: Li et al ., doi: 10.1038/s41588-025-02166-6

Този подход включва цялостно сравнение за споделени или запазени гени и други последователности, като транспозони - понякога наричани скачащи гени за способността им да се движат в генома - в 30-те генома, както и гени, които присъстват само в подгрупи на геномите.

Пангеномните анализи комбинират геномната информация от тясно свързана група, за да разберат еволюционното запазване и различията и са значително улеснени от инструмента за пангеномна графика.

"Използването на пангенома от 30 вида беше мощно за откриване на структурни вариации, както и генни дублирания и пренареждания сред видовете, които могат да бъдат пропуснати при сравнения само на няколко генома", обяснява професор Ма.

"В този случай един от разкритите структурни варианти ни позволи да определим сегмента на генома, свързан с резистентността към струпясване по ябълките, гъбично заболяване, което засяга ябълките по целия свят."

Авторите също така са разработили инструмент за пангеномен анализ, за ​​да помогнат за намирането на доказателства за селективни проверки, процес, при който полезна характеристика бързо нараства по честота в популацията.

Използвайки този метод, те идентифицираха област на генома, отговорна за устойчивостта на студ и болести при дивите видове Malus, които също могат да бъдат свързани с неприятния вкус на плодовете.

"Възможно е в усилията да се произведат плодове с най-добър вкус да е имало неволно намаляване на издръжливостта на домашните ябълки", посочва професор Ма.

"Разбирането на структурните вариации в геномите на Malus, връзките между видовете и тяхната история на хибридизация с помощта на пангеномен анализ може да помогне за насочване на бъдещите усилия за развъждане, така че полезните характеристики за добър вкус и устойчивост на болести да могат да бъдат запазени в ябълките."

Справка: W. Li et al. Pan-genome analysis reveals the evolution and diversity of Malus. Nat Genet, April 16, 2025; doi: 10.1038/s41588-025-02166-6

Източник: New Genomic Analysis Reveals Evolution and Diversity of Apple Genus, Sci.News

Още по темата

22/04/2025

Животът

Червени, розови или бели, всички рози някога са били жълти, казва геномният анализ

26/12/2017

Животът

Доматите и ябълките лекуват дробовете на пушачите

16/08/2017

Животът

Откриха коя е родината на всички ябълки и как са се променяли по Пътя на коприната

20/01/2017

Животът

ГМО ябълки, които не покафеняват, излизат на пазарa в САЩ през февруари