Citrullus lanatus

1 Introduktion

familjen Cucurbitaceae, även kallad cucurbits, består av ekonomiskt värdefulla växter som Cucumis sativus L. (gurka), Cucumis melo L. (melon), Citrullus lanatus (vattenmelon), Lagenaria siceraria (calabash) och Cucurbita spp. (squash och pumpa). Totalt finns 98 släktingar och cirka 975 arter i denna familj. Denna familj arter används främst för mat och medicinska ändamål. Globala Gurkväxter (inklusive frukt, grönsaker och frön) var cirka 233 miljoner ton, som odlades i 10 miljoner hektar mark 2014 (http://faostat.fao.org). Eftersom de visar en hög mångfald av könsuttryck och långdistanssignalhändelser betraktas Cucurbitaceae-familjemedlemmar som modellorganismer och har valts ut för könsbestämning (Tanurdzic and Banks, 2004) och växtvaskulärbiologistudier (Lough och Lucas, 2006). Gurka genomet var det första sekvenserade genomet bland cucurbits familjemedlemmar (Huang et al., 2009) och dess genom blev det sjunde avslutade växtgenomprojektet bland modellväxter inklusive Arabidopsis thaliana, poppel, vinranka, papaya, ris och sorghum (Baloglu et al., 2014). Det andra och tredje avslutade genomsekvenseringsprojektet tillhör melon (Garcia-Mas et al., 2012) och vattenmelon (Guo et al., 2013), respektive. År 2013 sekvenserades 115 gurka linjer och vilda gurka genom för jämförelse. I den studien har gurkautveckling och domesticering lyfts fram (Qi et al., 2013). Dessa studier är en milstolpe i Genomiken i familjen Cucurbitaceae. Dessutom finns det också några studier relaterade till enkel nukleotidpolymorfism (SNP) genotypning och kvantitativ egenskap locus (QTL) kartläggning. Det här är exempel på sådana studier. Pumpa, även känd som vinter squash, är en annan cucurbits familjemedlem vars genetiska karta med hög densitet har producerats med hjälp av genomsekvenser (Zhang et al., 2015b). Partiell genomsekvensering av calabash (flaska kalebass) slutfördes 2011 (Xu et al., 2011). En SNP-baserad genetisk karta har konstruerats för sommar squash (Cucurbita pepo), som är medlem i cucurbits-familjen. Med hjälp av en Illumina GoldenGate-plattform har QTL-analys också utförts (Esteras et al., 2012).

det första slutförda genomprojektet av familjen Cucurbitaceae tillhör gurkaväxten. Sju kromosomer av gurka har sekvenserats med hjälp av en kombination av två tekniker inklusive konventionell Sanger-sekvensering och nästa generations Illumina-sekvensering i gurksort C. sativus var. sativus L., känd som kinesisk lång inavlad linje 9930 (Huang et al., 2009). Även om hög genomtäckning (cirka 72,2 gånger) har erhållits har endast en liten mängd gener identifierats på grund av att det fanns begränsad information om hela genom och tandemduplikationer vid den tiden. Cirka 26 682 gener förutspåddes i det sammansatta genomet av gurka, vilket var 243,5 Mb i längd. Enligt flödescytometrianalys av isolerade kärnor har den faktiska gurka genomstorleken beräknats som 367 Mb i längd (Arumuganathan och Earle, 1991). Därför är det sammansatta genomet av gurka nästan 30% mindre än dess faktiska genomstorlek. För genprediktion användes olika metoder inklusive cDNA-EST, homologibaserad och ab initio. Cirka 82% av generna har klassificerats funktionellt eller deras homologer har hittats i relaterade databaser som TrEMBL och InterPro. Vidare har RNA-molekyler såsom ribosomalt RNA, överförings-RNA, litet nukleolärt RNA, litet nukleärt RNA och mikroRNA (miRNA) gener identifierats. Cirka 15 669 genfamiljer har förutsagts. Totalt 4362 och 3784 familjer tillhör gurka unika familjer respektive engenfamiljer. Den högsta graden av synteny observerades mellan gurka och papaya med 9842 synteniska block. Dessutom visade Arabidopsis, poppel, vinranka och ris synteny med gurka. Dessa resultat korrelerar också med fylogenetiska avstånd från dessa växter till gurka. Gurka och melon finns i samma släkt. Även om gurka, melon och vattenmelon tillhör samma familj finns totalt 7, 12 och 11 kromosomer i gurka, melon respektive vattenmelon. Totalt 348 melon och 136 vattenmelonmarkörer arrangerades på gurka kromosomerna. Baserat på kromosomala utvecklingsstudier drogs slutsatsen att vissa intrakromosomarrangemang har ägt rum och omorganisation har troligen inträffat före avvikelse från gurka och melon.

Melon är den andra cucurbits vars Genom har sekvenserats (Garcia-Mas et al., 2012). Som en melonkultivar valdes den homozygota dhl92 dubbel-haploida linjen för 454 pyrosequencing. En hel genom Hagelgevär strategi tillämpades på melon sekvensering projektet. Sammansatt genomstorlek var cirka 375 Mb, vilket representerar 83,3% av melongenomet. Totalt har 27 427 proteinkodande regioner förutsagts. Uttömmande genanteckning har utförts med hjälp av en automatisk pipeline som möjliggör noggrann identifiering av proteinsignaturer, orthology-grupper och metaboliska vägar. I melongenomet förutspåddes 411R-gener, även kallade sjukdomsresistensgener. De klassificerades i sina funktioner och domäner. Några av dem innehöll nukleotidbindningsstället och leucinrik upprepning (NBS-LRR) och Vägtullinterleukinreceptordomäner, som ger kanonisk sjukdomsresistens för cytoplasmatiska proteiner. Resten klassificerades som transmembranreceptorer, inklusive receptorliknande kinaser (RLK), kinaser och receptorliknande proteiner. Förutom R-gener identifierades vissa gener relaterade till fruktkvalitet, smak, smak och arom. Dessa gener var huvudsakligen associerade med socker-och karotenoidackumulering, som direkt påverkar den karakteristiska söta smaken och köttfärgen hos meloner. Synteniska förhållanden mellan melon och gurka undersöktes och förfädernas fem melonkromosommatchningar med gurka kromosomer med flera Inter – och intrakromosomarrangemang hittades (Huang et al., 2009; Li et al., 2011a). I melongenomsekvenseringsstudien undersöktes också synteniska förhållanden mellan melon och gurka. För detta ändamål var båda genomerna inriktade. I denna studie observerades först att en stor nivå av synteny vid högre upplösning mellan melon-och gurkagenom erhölls, vilket ger enkel detektering av små regioner i kromosomer. Det kräver emellertid identifiering och rening av de fysiska kartorna och sekvensering av andra cucurbits-medlemmar för att få detaljerad information om genomutveckling av Cucurbitaceae-familjen.