牛油果树基因组测序

科学家已经破译了他们的基因组谢伊树(Vitellaria paradoxa,一种独特的农林复合树种中央维持整个非洲苏丹-萨赫勒农业气化带的当地生计和农村社区的农业环境。

在丰美的雨季,在加纳北部博勒镇附近的一处牛油果公园里生长着牛油果树,是制作牛油果黄油的原料。图片来源:伊阿古·黑尔/新罕布什尔大学。

在丰美的雨季,在加纳北部博勒镇附近的一处牛油果公园里生长着牛油果树,是制作牛油果黄油的原料。图片来源:伊阿古·黑尔/新罕布什尔大学。

牛油果树是一种小型到中型的落叶乔木,通常生长在7 - 15米高之间,偶尔的标本高达25米。

它被认为是非洲仅次于油棕的第二大油料作物,可能是非洲苏丹-萨赫勒地区在经济和文化上最重要的本土树种之一,那里不生长油棕。

在从塞内加尔到南苏丹的21个国家,在所谓的“乳木果带”中,数十万村庄的农村家庭在日常生活中使用乳木果作为可食用黄油/油、肥皂、化妆品和药品。乳木果带是一片500-750公里宽的半干旱地区,绵延6000公里。

牛油也是一种价值数百万美元的出口商品,作为奢侈品化妆品、个人护理和药品的成分。

然而,牛油果最大的出口需求(90%)与可食用硬脂酸的提取有关。可食用硬脂酸用于制作巧克力糖果用的可可脂。

根据人口和每日乳木果油消费数据,整个乳木果带参与乳木果坚果采集的妇女人数估计超过1800万。

事实上,牛油果被称为“女性的黄金”,因为它是该地区农村家庭中仅有的几个由女性控制的资源之一,从收获到商业化。

销售乳木果产品可以让妇女在谷物收成耗尽时为自己和孩子获得额外的食物,并为包括服装、药品和学费在内的家庭支出产生现金。

牛油果的季节性供应对农户的营养也至关重要。在旱季结束时,当人们耕种土地和种植作物时,乳木果是唯一广泛获得的、富含能量的食物来源。

这种水果在每年的“饥饿季节”提供大量的蛋白质、糖、钙、钾和必需脂肪酸,此时粮仓中的谷物库存最低,随着雨季的到来,田间准备工作的劳动力需求最高。

尽管需求不断增加,但生长缓慢的牛油果树正受到其他经济作物的威胁,它的保存很可能在于它的基因改良。

“谢伊树可以需要25年或更长的时间来生产,因此它可以非常昂贵的农民等那么久,不知道一棵树值得,”黑尔伊阿古博士说,农业部一位研究员,营养和食品系统新罕布什尔大学的。

“由于生长周期如此之长,传统的育种策略根本不可行,这是没有任何高性能乳木果品种的原因之一。”

“牛油树的基因组将使研究人员能够在幼苗发芽时评估其潜力,通过基因组支持的树选择,我们可以开始在这个困难的物种上移动针。”

在这项新研究中,黑尔博士和同事们为牛油果树组装了一个染色体规模的参考基因组。

研究组通过对基因组的注释,确认了38505个编码基因。

对不同种类的树木进行进一步的比较测序,发现了近350万个自然遗传变异,即单核苷酸多态性(SNPs),可以用来区分树木,并开始理解潜在的重要属性的遗传学。

黑尔博士说:“由于腰果和芒果等通常由男性控制的经济作物的威胁,以及砍下产量可疑的树木作为柴火的直接回报,牛油果公园的面积正在减少。”

“女性需要长途跋涉去采集乳木果,这意味着更多的劳动和更少的利润。”

“为了抵消这些趋势,我们需要提高牛油果树在景观中的价值。基因组辅助育种为实现这一目标提供了一条途径。”

利用新绘制的基因组,研究小组还在牛油果中发现了45个脂肪酸生物合成基因,它们可能控制着硬脂素的含量。

能够识别这些酶可以帮助研究人员开发出更好的幼苗选择策略。

研究人员说:“有了这些资源,我们希望能够支持整个牛油果带的国家计划,在萨赫罗-苏丹非洲地区,对牛油果树进行战略性、基因组化保护和长期改良。”

结果出现在杂志上植物科学前沿

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伊阿古黑尔.基因组资源指导牛油果树的改良。前面。植物科学, 2021年9月9日在线发布;doi: 10.3389 / fpls.2021.720670

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