Sequenziato il complesso genoma della ciliegia acida Montmorency

Poiché il Michigan è il principale produttore statunitense di ciliegie brusche, i ricercatori della Michigan State University stavano cercando i geni associati ai ciliegi acidi che fioriscono più tardi nella stagione per soddisfare le esigenze di un clima in evoluzione. Hanno iniziato confrontando le sequenze di DNA dei ciliegi a fioritura tardiva con il genoma sequenziato di una specie affine, il pesco. Tuttavia, con una sorpresa per i ricercatori, le discrepanze genetiche tra le specie hanno superato le somiglianze. Questo ha portato il team a creare il primo genoma annotato della ciliegia acida Montmorency e a identificare i segmenti di DNA che codificano per ogni gene. 

Ciliegia acida Montmorency

"Pensavo ingenuamente che sarebbe stata un'impresa facile: avremmo semplicemente sequenziato alcuni alberi di ciliegio a fioritura precoce e tardiva, allineato le sequenze al genoma del pesco e ottenuto una risposta in poche settimane", ha dichiarato Courtney Hollender, professore assistente presso il College of Agriculture and Natural Resources della MSU. "Non avrei potuto sbagliarmi di più".

I genomi contengono tutti i geni e le istruzioni genetiche per lo sviluppo di un organismo. Il sequenziamento fornisce una mappa ai ricercatori quando cercano, ad esempio, di far crescere un ciliegio che fiorisca più tardi nella stagione. Per la dottoranda di Hollender, Charity Goeckeritz, un esercizio di frustrazione ha stimolato la sua curiosità. 

"Stavo cercando di allineare le sequenze di DNA delle ciliegie brusche con il genoma delle pesche e non si allineavano molto bene", ha detto Goeckeritz. "Mi sono lamentata con tutti e alla fine uno dei miei amici ha suggerito di sequenziare il genoma della ciliegia". Grazie ai fondi del progetto GREEEN (Generating Research and Extension to meet Economic and Environmental Needs) della MSU, hanno potuto fare proprio questo.

Charity Goeckeritz e Courtney Hollender

Hollender e Goeckeritz hanno collaborato con la professoressa emerita Amy Iezzoni, l'unica breeder di ciliegie brusche della nazione; Kathleen Rhoades, dottoranda della Iezzoni; Bob VanBuren, professore assistente del Dipartimento di Orticoltura e dell'Istituto di Resilienza delle Piante della MSU; Kevin Childs, direttore del Centro di Genomica della MSU; e Patrick Edger, professore associato del Dipartimento di Orticoltura della MSU. Insieme hanno scoperto che il genoma della ciliegia acida Montmorency è più complesso di quanto si pensasse inizialmente.

La complessità deriva dai cromosomi delle piante parentali della ciliegia. Le ciliegie sono allotetraploidi, il che significa che invece di avere due serie di cromosomi come gli esseri umani, hanno quattro serie provenienti da almeno due specie diverse. 

"Non solo le ciliegie hanno quattro copie di ogni cromosoma, ma sono anche il prodotto di un incrocio naturale tra due specie diverse", ha detto Goeckeritz. " Il ciliegio Prunus fruticosa, e il ciliegio dolce, Prunus avium, che potrebbe essere avvenuto quasi due milioni di anni fa".

Mentre Goeckeritz sta usando il genoma per studiare il periodo di fioritura, Rhoades, che ha condotto il sequenziamento dell'RNA o l'analisi dell'espressione genica per il progetto, sta lavorando per identificare i geni che sono associati a specifici tratti del frutto, come il colore e la consistenza. 

La conoscenza della sequenza del genoma delle ciliegie brusche Montmorency apre la possibilità di un'enorme quantità di ricerche future che, in ultima analisi, andranno a beneficio della filiera e dei consumatori, grazie alla coltivazione di un maggior numero di alberi in grado di resistere alle variazioni climatiche primaverili e di produrre più ciliegie.

"Prima di questo genoma, esistevano alcune sequenze di ciliegie brusche, ma non si trattava di un quadro completo, e io volevo solo avere il genoma per scopi di ricerca e riproduzione", ha detto Hollender. "Ora abbiamo un quadro completo e questa ricerca avrà un impatto importante su tutti i futuri sforzi di ricerca e selezione delle ciliegie brusche in tutto il mondo".

La ricerca è stata pubblicata su Horticulture Research.

Fonte: MSU Today

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