Citrullus lanatus

1 Introduktion

Cucurbitaceae-familien, også kaldet Cucurbitaceae, består af økonomisk værdifulde planter som Cucumis sativus L. (agurk), Cucumis melo L. (melon), Citrullus lanatus (vandmelon), Lagenaria siceraria (calabash) og Cucurbita spp. (græskar og græskar). I alt 98 slægter og omkring 975 arter findes i denne familie. Denne familieart bruges hovedsageligt til mad og medicinske formål. 233 millioner tons, som blev dyrket i 10 millioner ha jord i 2014 (http://faostat.fao.org). Fordi de viser en høj mangfoldighed af kønsudtryk og langdistancesignalhændelser, betragtes Cucurbitaceae-familiemedlemmer som modelorganismer og er blevet udvalgt til kønsbestemmelse (Tanurdsic and Banks, 2004) og plantevaskulære biologistudier (Lough and Lucas, 2006). Agurkgenomet var det første sekventerede genom blandt cucurbitfamiliemedlemmer (Huang et al., 2009) og dets genom blev det syvende afsluttede plantegenomprojekt blandt modelplanter, herunder Arabidopsis thaliana, poppel, vinrank, papaya, ris og sorghum (Baloglu et al., 2014). Det andet og tredje afsluttede genomsekventeringsprojekter hører til melon (Garcia-Mas et al., 2012) og vandmelon (Guo et al., 2013), henholdsvis. I 2013 blev 115 agurkelinjer og vilde agurkgenomer igen sekventeret til sammenligning. I denne undersøgelse er agurk evolution og domesticering blevet fremhævet (Chi et al., 2013). Disse undersøgelser er en milepæl i genomik af familien Cucurbitaceae. Desuden er der også nogle undersøgelser relateret til enkelt nukleotidpolymorfisme (SNP) genotypebestemmelse og kvantitativ træk locus (KTL) kortlægning. Dette er eksempler på sådanne undersøgelser. Græskar, også kendt som vinter græskar, er en anden cucurbitae familiemedlem, hvis high-density genetiske kort er blevet produceret ved hjælp af genomsekvenser., 2015b). Delvis genomsekventering af calabash (flaske kalebas) blev afsluttet i 2011., 2011). En SNP-baseret genetisk kort er blevet konstrueret til sommer græskar (Cucurbita pepo), som er medlem af familien cucurbits. Ved hjælp af en Illumina GoldenGate-platform er der også udført KVTL-analyse (Esteras et al., 2012).

det første afsluttede genomprojekt af familien Cucurbitaceae tilhører agurkplanten. Syv kromosomer af agurk er blevet sekventeret ved hjælp af en kombination af to teknikker, herunder konventionel Sanger-sekventering og næste generations Illumina-sekventering i agurkkultivar C. sativus var. sativus L., kendt som kinesisk lang indavlet linje 9930 (Huang et al., 2009). 72,2 gange) er opnået, er der kun identificeret en lille mængde gener, fordi der var begrænset information om hele genom og tandem-duplikationer på det tidspunkt. 26.682 gener blev forudsagt i det samlede genom af agurk, som var 243,5 Mb i længden. Ifølge strømningscytometrianalyse af isolerede kerner er den faktiske agurkgenomstørrelse beregnet som 367 Mb i længden (arumuganathan og Earle, 1991). Derfor er det samlede genom af agurk næsten 30% mindre end dets faktiske genomstørrelse. Til genforudsigelse blev der anvendt forskellige metoder, herunder cDNA-EST, homologibaseret og ab initio. Cirka 82% af generne er funktionelt klassificeret, eller deres homologer er fundet i relaterede databaser såsom TrEMBL og InterPro. Desuden er RNA-molekyler såsom ribosomalt RNA, transfer RNA, lille nukleolært RNA, lille nukleært RNA og microRNA (miRNA) gener blevet identificeret. Omkring 15.669 genfamilier er blevet forudsagt. I alt 4362 og 3784 familier tilhører agurk unikke familier og enkelt-gen familier, hhv. Den højeste sats af synteny blev observeret mellem agurk og papaya med 9842 synteniske blokke. Derudover viste Arabidopsis, poppel, vinrankeog ris synteny med agurk. Disse resultater korrelerer også med fylogenetiske afstande af disse planter til agurk. Agurk og melon findes i samme slægt. Selvom agurk, melon og vandmelon tilhører samme familie, findes i alt 7, 12 og 11 kromosomer i henholdsvis agurk, melon og vandmelon. I alt blev 348 melon-og 136 vandmelonmarkører arrangeret på agurkekromosomerne. Baseret på kromosomale evolutionsstudier blev det konkluderet, at nogle intrachromosomomlejringer har fundet sted, og omorganisering sandsynligvis har fundet sted før afvigelse af agurk og melon.

Melon er det andet cucurbit, hvis genom er blevet sekventeret (Garcia-Mas et al., 2012). Som melonkultivar blev den homosygøse DHL92 dobbelt-haploide linje valgt til 454 pyrosekventering. En hel genom haglgevær strategi blev anvendt til melon sekventering projekt. Samlet genomstørrelse var omkring 375 Mb, hvilket repræsenterer 83,3% af melongenomet. I alt 27.427 proteinkodende regioner er blevet forudsagt. Udtømmende genanmærkning er udført ved hjælp af en automatisk rørledning, der muliggør nøjagtig identifikation af proteinsignaturer, ortologigrupper og metaboliske veje. I melongenomet blev 411r-gener, også kaldet sygdomsresistensgener, forudsagt. De blev klassificeret i deres funktioner og domæner. Nogle af dem indeholdt nukleotidbindingsstedet og leucinrig gentagelse (NBS-LRR) og Toll interleukin-receptordomæner, som giver kanonisk sygdomsresistens for cytoplasmatiske proteiner. Resten blev klassificeret som transmembranreceptorer, herunder receptorlignende kinaser (RLK), kinaser og receptorlignende proteiner. Ud over R-gener blev nogle gener relateret til frugtkvalitet, smag, smag og aroma identificeret. Disse gener var hovedsageligt forbundet med sukker-og carotenoidakkumulering, som direkte påvirker henholdsvis melonernes karakteristiske søde smag og kødfarve. Synteniske forhold mellem melon og agurk blev undersøgt, og forfædres fem melonkromosomkampe med agurkekromosomer med flere Inter – og intrachromosomomlejringer blev fundet (Huang et al., 2009; Li et al., 2011a). I melongenomsekventeringsundersøgelsen blev synteniske forhold mellem melon og agurk også undersøgt. Til dette formål blev begge genomer justeret. I denne undersøgelse blev det først observeret, at der blev opnået et stort niveau af synteny ved højere opløsning mellem melon-og agurkgenomer, hvilket giver let påvisning af små regioner i kromosomer. Det kræver dog identifikation og oprensning af de fysiske kort og sekventering af andre cucurbitsmedlemmer for at få detaljerede oplysninger om genomudvikling af Cucurbitaceae-familien.