Citrullus lanatus

1 Inleiding

de Cucurbitaceae familie, ook Cucurbitaceae genoemd, bestaat uit economisch waardevolle planten zoals Cucumis sativus L. (komkommer), Cucumis melo L. (meloen), Citrullus lanatus (watermeloen), Lagenaria siceraria (kalebas) en Cucurbita spp. (pompoen en pompoen). In totaal komen 98 geslachten en ongeveer 975 soorten voor in deze familie. Deze familiesoort wordt voornamelijk gebruikt voor voedsel en medicinale doeleinden. Wereldwijde Cucurbitaceae (inclusief groenten, fruit en zaden) productie bedroeg ongeveer 233 miljoen ton, die werden geteeld in 10 miljoen ha land in 2014 (http://faostat.fao.org). Omdat ze een grote diversiteit aan geslachtsuitdrukkingen en langeafstandssignaalgebeurtenissen vertonen, worden Cucurbitaceae-familieleden beschouwd als modelorganismen en zijn geselecteerd voor geslachtsbepaling (Tanurgzic and Banks, 2004) en plant Vasculaire Biologie studies (Lough and Lucas, 2006). Het genoom van de komkommer was het eerste genoom van de cucurbitfamilie (Huang et al., 2009) en zijn genoom werd de zevende voltooide plant genoom project onder model planten met inbegrip van Arabidopsis thaliana, populier, grapevine, papaja, rijst, en sorghum (Baloglu et al., 2014). De tweede en derde voltooide genoom sequencing projecten behoren tot melon (Garcia-Mas et al., 2012) en watermeloen (Guo et al., 2013), respectievelijk. In 2013 werden 115 komkommerlijnen en wilde komkommer genomen opnieuw gesequenced voor vergelijking. In die studie, komkommer evolutie en domesticatie zijn benadrukt (Qi et al., 2013). Deze studies zijn een mijlpaal in de Genomica van de Cucurbitaceae familie. Verder zijn er ook enkele studies met betrekking tot single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping en kwantitatieve trait locus (QTL) mapping. Dit zijn voorbeelden van dergelijke studies. Pompoen, ook bekend als winterpompoen, is een andere cucurbit familie lid wiens high-density genetische kaart is geproduceerd met behulp van genoomsequenties (Zhang et al., 2015b). Gedeeltelijke genoom sequencing van kalebas (fles kalebas) werd voltooid in 2011 (Xu et al., 2011). Voor zomerpompoen (Cucurbita pepo), een lid van de cucurbitenfamilie, is een genetische kaart op basis van SNP gemaakt. Met behulp van een Illumina GoldenGate platform, QTL analyse is ook uitgevoerd (Esteras et al., 2012).

het eerste voltooide genoomproject van de Cucurbitaceae familie behoort tot de komkommerplant. Zeven chromosomen van komkommer zijn gerangschikt gebruikend een combinatie van twee technieken met inbegrip van het conventionele rangschikken van Sanger en volgende generatie Illumina rangschikkend in komkommercultivar C. sativus var. sativus L., bekend als Chinese lange inteelt lijn 9930 (Huang et al., 2009). Hoewel de hoge genoomdekking (ongeveer 72,2-voudig) is verkregen, is slechts een kleine hoeveelheid genen geà dentificeerd wegens er beperkte informatie over gehele genoom en duplicaties tandem op dat moment was. Ongeveer, werden 26.682 genen voorspeld in het geassembleerde genoom van komkommer, die 243.5 Mb in lengte was. Volgens stroom cytometry analyse van geïsoleerde kernen, is de daadwerkelijke grootte van het komkommergenoom berekend als 367 Mb in lengte (Arumuganathan en Earle, 1991). Daarom is het geassembleerde genoom van komkommer bijna 30% kleiner dan zijn werkelijke genoomgrootte. Voor genvoorspelling, werden verschillende methodes gebruikt met inbegrip van cDNA-est, homologie gebaseerd en ab initio. Ongeveer 82% van de genen zijn functioneel geclassificeerd of hun homologen zijn gevonden in verwante databases zoals TrEMBL en InterPro. Voorts zijn de molecules van RNA zoals ribosomal RNA, overdrachtrna, klein nucleolar RNA, klein nucleair RNA, en microRNA (miRNA) genen geà dentificeerd. Ongeveer 15.669 genfamilies zijn voorspeld. Een totaal van 4362 en 3784 families behoren tot komkommer unieke families en single-gen families, respectievelijk. De hoogste synteniesnelheid werd waargenomen tussen komkommer en papaja met 9842 syntenische blokken. Bovendien vertoonden Arabidopsis, populier, wijnstok en rijst synteny met komkommer. Deze resultaten correleren ook met fylogenetische afstanden van deze planten tot komkommer. Komkommer en meloen komen voor in hetzelfde geslacht. Hoewel komkommer, meloen en watermeloen tot dezelfde familie behoren, worden in totaal 7, 12 en 11 chromosomen gevonden in respectievelijk komkommer, meloen en watermeloen. Een totaal van 348 meloen en 136 watermeloen markers werden gerangschikt op de komkommer chromosomen. Gebaseerd op chromosomale evolutiestudies, werd geconcludeerd dat sommige intrachromosome herschikkingen hebben plaatsgevonden en reorganisatie waarschijnlijk vóór afwijking van komkommer en meloen heeft plaatsgevonden.Meloen is de tweede Cucurbitaceae waarvan het genoom is gesequenced (Garcia-Mas et al., 2012). Als meloen cultivar werd de homozygote dhl92 double-haploïde lijn geselecteerd voor 454 pyrosequencing. Een gehele strategie van het genoomgeweer werd toegepast op het meloen het rangschikken project. De geassembleerde grootte van het genoom was ongeveer 375 Mb, die 83,3% van het genoom van de meloen vertegenwoordigt. In totaal zijn 27.427 eiwitcodeergebieden voorspeld. De uitputtende genannotatie is uitgevoerd gebruikend een automatische pijpleiding die nauwkeurige identificatie van eiwithandtekeningen, orthologiegroepen, en metabolische wegen toelaat. In het genoom van de meloen, werden 411R-genen, ook genoemd genen van de ziekteweerstand, voorspeld. Ze werden ingedeeld in hun functies en domeinen. Sommigen van hen bevatten de nucleotide-bindende plaats en leucine-rijke herhaling (NBS-LRR) en Tol interleukin receptordomeinen, die canonical ziekteweerstand voor cytoplasmic proteã nen verstrekken. De rest werd geclassificeerd als transmembraanreceptoren, met inbegrip van receptor-achtige kinases (RLK), kinases, en receptor-achtige proteã nen. Naast R-genen, werden sommige genen met betrekking tot fruitkwaliteit, smaak, smaak, en aroma geà dentificeerd. Deze genen werden voornamelijk geassocieerd met suiker en carotenoïde accumulatie, die direct invloed hebben op de karakteristieke zoete smaak en vleeskleur van meloenen, respectievelijk. Syntenische relaties tussen meloen en komkommer werden onderzocht en voorouderlijke vijf meloenchromosoom overeenkomsten met komkommerchromosomen met verschillende inter-en intrachromosoom herschikkingen werden gevonden (Huang et al., 2009; Li et al., 2011a). In het genoom van de meloen die studie rangschikken, werden syntenic verhoudingen tussen meloen en komkommer ook onderzocht. Voor dit doel werden beide genomen op één lijn gebracht. In deze studie, werd het eerst waargenomen dat een groot niveau van synteny bij hogere resolutie tussen meloen en komkommer genomen werd verkregen, die gemakkelijke opsporing van kleine gebieden in chromosomen verstrekt. Nochtans, vereist het identificatie en zuivering van de fysieke kaarten en het rangschikken van andere cucurbits leden om gedetailleerde informatie over genoomevolutie van de Cucurbitaceae familie te verkrijgen.