Citrullus lanatus

1 Bevezetés

a Cucurbitaceae család, más néven cucurbits, gazdaságilag értékes növényekből áll, mint például Cucumis sativus L. (uborka), Cucumis melo L. (dinnye), Citrullus lanatus (görögdinnye), Lagenaria siceraria (calabash) és Cucurbita spp. (tök és tök). Összesen 98 nemzetség és 975 faj található ebben a családban. Ezt a családfajt elsősorban élelmiszer – és gyógyászati célokra használják. A globális kabakosok (beleértve a gyümölcsöket, zöldségeket és magokat) termelése körülbelül 233 millió tonna volt, amelyet 10 millió ha földterületen termesztettek 2014-ben (http://faostat.fao.org). Mivel a nemek kifejeződésének és a távolsági jelátviteli eseményeknek nagy változatosságát mutatják, a Cucurbitaceae család tagjait modellszervezeteknek tekintik, és kiválasztották őket a nemek meghatározására (Tanurdzic and Banks, 2004) és a növényi érrendszeri biológiai vizsgálatokra (Lough and Lucas, 2006). Az uborka Genom volt az első szekvenált Genom a kabakosok családtagjai között (Huang et al., 2009) és genomja a hetedik befejezett növényi Genom projekt lett a modellnövények között, beleértve az Arabidopsis thaliana-t, a nyárfát, a szőlőt, a papayát, a rizst és a cirokot (Baloglu et al., 2014). A második és harmadik befejezett genomszekvenálási projekt meloné (Garcia-Mas et al., 2012) és görögdinnye (Guo et al., 2013). 2013-ban ismét 115 uborkavonalat és vad uborka genomot szekvenáltak összehasonlítás céljából. Ebben a tanulmányban kiemelték az uborka evolúcióját és háziasítását (Qi et al., 2013). Ezek a tanulmányok mérföldkövet jelentenek a Cucurbitaceae család genomikájában. Továbbá vannak olyan tanulmányok is, amelyek az egy nukleotid polimorfizmus (SNP) genotipizálásával és a quantitative trait locus (QTL) leképezésével kapcsolatosak. Ezek példák az ilyen tanulmányokra. A tök, más néven téli tök, egy másik kabakosok családtagja, akinek nagy sűrűségű genetikai térképét genomszekvenciák felhasználásával állították elő (Zhang et al., 2015b). A calabash (palack tök) részleges genomszekvenálása 2011-ben fejeződött be (Xu et al., 2011). SNP-alapú genetikai térképet készítettek a nyári tök (Cucurbita pepo) számára, amely a cucurbits család tagja. Egy Illumina GoldenGate platform segítségével QTL elemzést is végeztek (Esteras et al., 2012).

a Cucurbitaceae család első befejezett genomprojektje az uborka növényhez tartozik. Az uborka hét kromoszómáját szekvenálták két technika kombinációjával, beleértve a hagyományos Sanger szekvenálást és a következő generációs Illumina szekvenálást a C. sativus var uborkafajtában. sativus L., ismert, mint a kínai hosszú beltenyésztett vonal 9930 (Huang et al., 2009). Bár nagy Genom lefedettséget (körülbelül 72,2-szeres) sikerült elérni, csak kis mennyiségű gént sikerült azonosítani, mivel akkoriban korlátozott információ állt rendelkezésre a teljes genomról és a tandem duplikációkról. Körülbelül 26 682 gént jósoltak az uborka összeszerelt genomjában, amelynek hossza 243,5 Mb volt. Az izolált magok áramlási citometriás elemzése szerint az uborka genomjának tényleges méretét 367 Mb hosszúságban számították ki (Arumuganathan and Earle, 1991). Ezért az uborka összeszerelt genomja csaknem 30% – kal kisebb, mint a tényleges genomméret. A génjósláshoz különböző módszereket alkalmaztak, beleértve a cDNS-EST-t, a homológia alapú és az ab initio-t. A gének mintegy 82% – át funkcionálisan osztályozták, vagy homológjaikat olyan kapcsolódó adatbázisokban találták meg, mint a TrEMBL és az InterPro. Továbbá RNS molekulákat, például riboszomális RNS-t, transzfer RNS-t, kis nukleoláris RNS-t, kis nukleáris RNS-t és mikroRNS (miRNS) géneket azonosítottak. Körülbelül 15 669 géncsaládot jósoltak meg. Összesen 4362, illetve 3784 család tartozik az uborka egyedi családokhoz, illetve az egygénes családokhoz. A legmagasabb szintet az uborka és a papaya között figyelték meg 9842 szinténikus blokkkal. Ezenkívül az Arabidopsis, a nyár, a szőlő, a rizs uborkával szintet mutatott. Ezek az eredmények korrelálnak ezeknek a növényeknek az uborkához viszonyított filogenetikai távolságával is. Az uborka és a dinnye ugyanabban a nemzetségben található. Bár az uborka, a dinnye és a görögdinnye ugyanabba a családba tartoznak, összesen 7, 12 és 11 kromoszóma található az uborka, a dinnye és a görögdinnye esetében. Összesen 348 dinnye és 136 dinnye markert helyeztek el az uborka kromoszómáin. A kromoszóma-evolúciós vizsgálatok alapján arra a következtetésre jutottak, hogy néhány intrakromoszóma átrendeződés történt, és valószínűleg átszervezés történt az uborka és a dinnye eltérése előtt.

a dinnye a második kabakosok, amelyek genomját szekvenálták (Garcia-Mas et al., 2012). Dinnye fajtaként a homozigóta DHL92 kettős haploid vonalat választottuk 454 piroszekvenáláshoz. Egy teljes genom shotgun stratégiát alkalmaztak a melon szekvenálási projektre. Az összeszerelt genom mérete körülbelül 375 Mb volt, ami a dinnye genomjának 83,3% – át teszi ki. Összesen 27 427 fehérjét kódoló régiót jósoltak meg. Kimerítő gén annotációt végeztek egy automatikus csővezeték segítségével, amely lehetővé teszi a fehérje aláírások pontos azonosítását, ortológiai csoportok, anyagcsere utak. A dinnye genomjában 411r-géneket, más néven betegségrezisztencia géneket jósoltak. Feladataik és területeik szerint osztályozták őket. Néhányuk tartalmazta a nukleotidkötő helyet és a leucinban gazdag repeat (NBS-LRR) és a Toll interleukin receptor doméneket, amelyek kanonikus betegségrezisztenciát biztosítanak a citoplazmatikus fehérjék számára. A maradékot transzmembrán receptorokként osztályozták, beleértve a receptor-szerű kinázokat (RLK), kinázokat és receptor-szerű fehérjéket. Az R-gének mellett azonosítottak néhány, a gyümölcs minőségével, ízével, ízével és aromájával kapcsolatos gént. Ezek a gének elsősorban a cukor és a karotinoid felhalmozódásával társultak, amelyek közvetlenül befolyásolják a dinnye jellegzetes édes ízét és hússzínét. Megvizsgálták a dinnye és az uborka közötti szintenikus kapcsolatokat, és az ősi öt dinnye kromoszóma egyezést találtak az uborka kromoszómákkal, számos inter-és intrakromoszóma átrendeződéssel (Huang et al., 2009; Li et al., 2011a). A dinnye Genom szekvenálási vizsgálatában a dinnye és az uborka közötti szintenikus összefüggéseket is megvizsgálták. Ebből a célból mindkét genomot összehangolták. Ebben a tanulmányban először azt figyelték meg, hogy a dinnye és az uborka genomjai között nagyobb felbontású szintetenyt kaptak, ami megkönnyíti a kis régiók kimutatását a kromoszómákban. A Cucurbitaceae család genomfejlődésével kapcsolatos részletes információk megszerzéséhez azonban szükség van a fizikai térképek azonosítására és tisztítására, valamint más kabakosok szekvenálására.