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(牛油树),一种独特的农林复合树种中心的维持整个非洲苏丹-萨赫勒农业气化带的当地生计和农村社区的农业环境。

在加纳北部博勒镇附近的一个郁郁葱葱的雨季,牛油果树生长在牛油果公园里,牛油果树是流行成分牛油果的来源。图像信用:IAGO海尔/新罕布什尔大学。

在加纳北部博勒镇附近的一个郁郁葱葱的雨季,牛油果树生长在牛油果公园里,牛油果树是流行成分牛油果的来源。图像信用:IAGO海尔/新罕布什尔大学。

乳木果树是一种小型到中型的落叶树,通常生长在7到15米高之间,偶尔有25米高的标本。

它被认为是非洲仅次于油棕的第二大油料作物,可能是非洲苏丹诺-萨赫勒地区最具经济和文化重要性的本土树种之一,那里不种植油棕。

在所谓的“乳木果带”(shea belt)上,数十万个村庄的农村家庭在日常生活中使用乳木果作为食用黄油/油、肥皂、化妆品和药品。乳木果带是一个500-750公里宽的半干旱地区,绵延6000公里,覆盖从塞内加尔到南苏丹的21个国家。

乳木果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、个人护理品和医药产品的原料。

然而,乳木果的最大出口需求(90%)与用于巧克力糖果的可可脂当量配方中的食用硬脂酸的提取有关。

根据人口和乳木果日常消费数据,在整个乳木果产区参与乳木果采集的妇女人数估计超过1800万。

事实上,shea被称为“女性黄金”,因为它是该地区农村家庭女性成员控制的少数资源之一,从收获到商业化。

销售乳木果产品使妇女能够在谷物收成耗尽后为自己和孩子获得额外的食物,并为家庭开支(包括服装、药品和学费)创造现金。

乳木果油可用性的季节性对农户的营养也至关重要。在旱季结束时耕种土地和种植作物时,乳木果是唯一可广泛获得、能量丰富的食物来源。

在这个一年一度的“饥饿季节”,当谷仓谷物库存最低,雨季来临时,田间准备的劳动力需求最高时,水果供应大量的蛋白质、糖、钙、钾和必需脂肪酸。

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。

新罕布什尔大学的农业、营养学和食品系统系的研究员Iago Hale博士说:“一棵绿树可以花25年或更多的时间投入生产,因此农民等待这么长时间,会非常昂贵,不知道树是否值得保存。”

“由于生长期如此长,传统的育种策略根本不可行,这也是没有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。”

在这项新的研究中,黑尔博士和同事为谢伊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。

通过对不同树木的进一步比较测序,发现了近350万种自然遗传变异,称为单核苷酸多态性(SNPs),可用于区分树木,并开始了解重要属性的遗传学基础。

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。”

“女性需要走更长的距离才能采集乳木果,这意味着更多的劳动力和更少的利润。”

“为了应对这些趋势,我们需要提高乳木果油在景观中的价值。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,研究小组还确定了乳木果中可能控制硬脂酸含量的45个脂肪酸生物合成基因。

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。”

这个结果见报植物科学前沿.

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伊阿古黑尔. 基因组资源,用于指导乳木果树的改良。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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