Saftig forskning afdækker nyt genom inden for tomatfamilien

Gemt under den sarte, røde hud og det saftige kød fra en tomat er et væld af næringsstoffer og genetisk makeup. Med nyere forskning i det første genom af en art i tomatillo-stammen (en del af tomatfamilien), har vi nu en bedre idé om, hvordan denne vitale plantefamilie opstod.

Enkelt sagt er et genom et komplet sæt DNA (genetisk materiale) i en plante. Genomet indeholder al den information, der er nødvendig for, at en plante kan udvikle sig og vokse. Når videnskabsmænd samler genetiske sekvenser for at bygge et helt genom - meget ligesom at fuldføre et puslespil - hjælper dette dem med at forudsige ting som, hvordan en plante vil vokse (lige eller skæve), og hvordan frugten kan se ud (tynd eller tykhudet). er vigtig for at forstå, hvordan forskellige sorter bliver til og er nøglen til at avle bedre afgrøder.

"Tomatfamilien er simpelthen den mest fascinerende familie. Den består af planter, der er store afgrøder, invasivt ukrudt, vigtig medicin, smukke strøplanter og mange vilde arter, der er afgrødeslægtninge," siger Stacey Smith, professor ved University of Colorado-Boulder.

Denne forskning blev offentliggjort i The Plant Genome .

Smith ledede arbejdet med sekventering af genomet af Iochroma cyaneum, en vild busk i tomatillo-stammen af ​​tomatfamilien. Iochroma viser slående blå blomster, men er ikke udbredt. Forskere som Smith kan lære, hvor vigtige plantefamilier udviklede sig ved at indsamle mange genomer fra forskellige underarter.

"I modsætning til de fleste planter i familien med sekventerede genomer, er det ikke en afgrødeart. Det er også det eneste medlem af hele dens stamme med genom samlet til niveauet af kromosomer," siger Smith. Disse unikke egenskaber gør det nye genom endnu mere værdifuldt for at forstå, hvordan den bredere familie udviklede sig.

Efter at have sekventeret Iochroma-genomet og samlet sekvenserne til kromosomer som et puslespil, sammenlignede Smiths forskerhold det med andre medlemmer af familien. Den bredere tomatfamilie har næsten 3.000 arter. Nogle af disse arter, som belladonna, er giftige for mennesker. Fyrre arter er blevet tæmmet, som omfatter kartofler, auberginer og peberfrugter foruden tomater. Alle disse planter tilhører familien kaldes også "natskygge." I puslespilseksemplet betyder det, at de alle har et lignende sæt puslespilsbrikker, op til et punkt. Derfra er deres puslespilsbrikker anderledes.

Genomet fortalte forskerne, at Iochroma var en del af familien kendt som "bærkladen". Denne undergruppe danner "bær", som er saftige frugter med mange frø, som tomater og peberfrugter. Men forskerne var overraskede over at opdage, at familierelationerne inden for denne klad var langt fra klare. Den genetiske evidens var usikker på, hvilken art der var tættest beslægtet. Biologer kalder denne form for uenighed "diskordans."

"Denne form for uenighed opstår ofte, når slægter reproducerer sig hurtigt inden for forskellige arter," siger Smith. "Det kan være, hvad der skete for titusinder af år siden, da kødfulde bær fra denne familie bragede ind på scenen. Som følge af denne uoverensstemmelse kan vi ikke komme med definitive udsagn om, hvilke arter der er tættest beslægtet."

Alligevel giver det nye genom et nyt blik på familiens udvikling. Et fingerpeg er, hvordan generne har bevæget sig rundt. Som arter udvikler sig, kan gener flytte fra et kromosom til et andet. Planter tilpasser sig effektivt til disse ændringer. Men Iochroma bød på en overraskelse. Dens genomblanding lignede ikke noget andet sekventeret genom, hvilket betyder, at busken har haft sin egen unikke evolutionære vej.

"Med tilføjelsen af ​​lochroma-genomet arbejder vi på at forstå, hvordan gener er blevet blandet rundt i løbet af bærkladens evolutionære historie," siger Smith. "Vi har kun ridset overfladen med hensyn til at forstå, hvordan denne mangfoldighed udviklede sig."

Mens den nye forskning ikke vil producere en mere velsmagende tomat eller tangier tomatillo med det samme, siger Smith, at familien allerede tilbyder en masse smag til den dristige gartner. Og måske en påskønnelse af den mangfoldighed, som evolutionen byder på.

"Jeg vil opfordre alle, der er nysgerrige efter natskygge, til at lære nogle af de mindre kendte afgrøder at kende - prøv gyldne bær, malede kirsebær, pepinos, vidunderbær eller naranjillaer," siger Smith. "Der er endda arter, der kan spises som grønt. Mange af disse vil med glæde vokse i nordlige klimaer og give meget mere smag end nogen tomat, du kan finde på købmandshylden." + Udforsk yderligere

Vilde tomaters genom vil gavne domesticerede fætre