อธิบายเกี่ยวกับแตงโม

ขณะนี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบจีโนมของทั้ง 7 สายพันธุ์อย่างครอบคลุม โดยสร้างแหล่งข้อมูลที่สามารถช่วยนักปรับปรุงพันธุ์พืชค้นหายีนแตงโมป่าที่ให้ความต้านทานต่อแมลงศัตรูพืช โรคภัยแล้ง และความยากลำบากอื่นๆ และปรับปรุงคุณภาพผลไม้ให้ดียิ่งขึ้น การแนะนำยีนเหล่านี้ในแตงโมที่ปลูกสามารถให้ผลผลิตแตงโมหวานคุณภาพสูงที่สามารถเติบโตได้ในสภาพอากาศที่หลากหลาย ซึ่งจะมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศท้าทายเกษตรกรมากขึ้นเรื่อยๆ "ในขณะที่มนุษย์เลี้ยงแตงโมในช่วง 4,000 ปีที่ผ่านมา พวกเขาเลือกผลไม้ที่มีสีแดง หวาน และขมน้อย" จางจุน เฟย คณาจารย์ของสถาบันบอยซ์ ทอมป์สัน และผู้นำร่วมของความพยายามระดับนานาชาติกล่าว Fei ซึ่งเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ประจำ School of Integrative Plant Science ของ Cornell University กล่าวว่า "น่าเสียดายที่คนทำให้แตงโมหวานขึ้นและมีสีแดงมากขึ้น ผลไม้สูญเสียความสามารถในการต้านทานโรคและความเครียดประเภทอื่นๆ ไป" ตามที่อธิบายไว้ในเอกสารที่ตีพิมพ์ในNature Geneticsเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน นักวิจัยได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้โดยใช้กระบวนการสองขั้นตอน ประการแรก พวกเขาสร้าง "จีโนมอ้างอิง" รุ่นปรับปรุง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์พืชและนักปรับปรุงพันธุ์ใช้เพื่อค้นหายีนเวอร์ชันใหม่และน่าสนใจจากตัวอย่างของพวกเขา Fei ร่วมเป็นผู้นำในการสร้างจีโนมอ้างอิงแตงโมตัวแรกโดยใช้พันธุ์ที่ปลูกในเอเชียตะวันออกที่เรียกว่า '97103' ซึ่งเผยแพร่ในปี 2556 Fei กล่าวว่า "จีโนมอ้างอิงตัวแรกนั้นสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการจัดลำดับการอ่านแบบสั้นที่เก่ากว่า "การใช้เทคโนโลยีการจัดลำดับการอ่านแบบยาวทำให้เราสามารถสร้างจีโนมที่มีคุณภาพสูงขึ้นมาก ซึ่งจะเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ดีขึ้นสำหรับชุมชนแตงโม" จากนั้น กลุ่มได้จัดลำดับจีโนมของแตงโมที่แตกต่างกัน 414 ชนิด ซึ่งเป็นตัวแทนของทั้ง 7 สายพันธุ์ เมื่อเปรียบเทียบจีโนมเหล่านี้กับจีโนมอ้างอิงใหม่และเปรียบเทียบกัน นักวิจัยสามารถระบุความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของ แตงโม สายพันธุ์ต่างๆ ได้ Fei กล่าวว่า "การค้นพบที่สำคัญอย่างหนึ่งจากการวิเคราะห์ของเราคือสัตว์ป่าชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการขยายพันธุ์ในปัจจุบันคือ C. amarus เป็นสายพันธุ์พี่น้องกันและไม่ใช่บรรพบุรุษอย่างที่เชื่อกันอย่างกว้างขวาง" Fei กล่าว แท้จริงแล้ว นักวิจัยพบว่าแตงโมที่ปลูกนั้นถูกเพาะพันธุ์โดยเพิ่มความขมและเพิ่มความหวาน ขนาดผลและสีเนื้อ พันธุ์สมัยใหม่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในช่วงไม่กี่ร้อยปีที่ผ่านมาโดยการเพิ่มความหวาน รสชาติ และเนื้อสัมผัสที่กรอบ นักวิจัยยังได้ค้นพบจีโนมของแตงโมที่สามารถขุดได้เพื่อปรับปรุงคุณภาพผลไม้ต่อไป เช่น ทำให้ผลใหญ่ขึ้น หวานขึ้น และกรอบขึ้น ในช่วง 20 ถึง 30 ปีที่ผ่านมา นักเพาะพันธุ์พืชได้ผสมข้ามพันธุ์แตงโมกับสายพันธุ์ C. amarus และญาติป่าอีก 2 ชนิด คือ C.mucusospermus และ C. colocynthis เพื่อทำให้แตงโมของหวานมีความทนทานต่อศัตรูพืช ไส้เดือนฝอย ความแห้งแล้ง และโรคต่างๆ เช่น โรคเหี่ยว Fusarium และโรคราแป้ง การปรับปรุงประเภทนี้โดยใช้ญาติป่าเป็นสิ่งที่ทำให้ Amnon Levi นักพันธุศาสตร์วิจัยและผู้เพาะพันธุ์แตงโมของกระทรวงเกษตรสหรัฐ ฝ่ายบริการวิจัยการเกษตร ห้องปฏิบัติการผักของสหรัฐในเมืองชาร์ลสตัน รัฐเซาท์แคโรไลนา ลีวายส์เป็นผู้ร่วมเขียนบทความและเป็นผู้จัดหาสารพันธุกรรมสำหรับแตงโมหลายชนิดที่ใช้ในการศึกษา Levi กล่าวว่า "แตงโมหวานมีฐานพันธุกรรมที่แคบมาก "แต่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมในบรรดาสัตว์ป่าซึ่งทำให้พวกมันมีศักยภาพที่ดีในการมียีนที่ทำให้พวกมันมีความทนทานต่อศัตรูพืชและความเครียดจากสิ่งแวดล้อม" Levi วางแผนที่จะทำงานร่วมกับ BTI เพื่อค้นหายีนป่าเหล่านี้บางส่วนที่สามารถนำมาใช้ปรับปรุงแตงโมของหวาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความต้านทานโรค "แตงโมอ่อนแอต่อโรคและแมลงในเขตร้อนหลายชนิด ซึ่งคาดว่าจะขยายพันธุ์ต่อไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ" เลวีกล่าว "เราต้องการดูว่าเราสามารถนำยีนต้านทานโรคจากสัตว์ป่าเหล่านี้ที่สูญเสียไประหว่างการเพาะเลี้ยงกลับมาได้หรือไม่" ผู้เขียนร่วมคนอื่น ๆ รวมถึงนักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรและป่าไม้ปักกิ่งและสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งประเทศจีน การศึกษาได้รับการสนับสนุนบางส่วนโดยกองทุนจาก USDA National Institute of Food and Agriculture Specialty Crop Research Initiative (2015-51181-24285) และ US National Science Foundation (IOS-1339287 และ IOS-1539831) ในวารสารNature Genetics ฉบับเดียวกัน Fei และเพื่อนร่วมงานยังได้ตีพิมพ์บทความที่คล้ายกันซึ่งวิเคราะห์ผลเมลอน 1,175 ชนิด รวมทั้งแคนตาลูปและพันธุ์ฮันนี่ดิว นักวิจัยพบบริเวณจีโนม 208 ​​แห่งที่เกี่ยวข้องกับมวลผลไม้ คุณภาพ และลักษณะทางสัณฐานวิทยา ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์เมล่อน