Introduktion
En ny studie publicerad i Nature Genetics undersöker den genetiska mångfalden och evolutionen hos Malus (äppelsläktet), en grupp av tempererade träd med stor jordbruks- och ekologisk betydelse. Genom att analysera 30 högkvalitativa Malus-genom, inklusive både diploida och polyploida arter, har forskare identifierat viktiga genetiska variationer och evolutionära mönster som kan förbättra avel och resistens mot sjukdomar.
Bakgrund
Malus omfattar över 35 arter som är naturligt spridda över norra halvklotet. Genom hybridisering, polyploidi och anpassning till olika miljöer har släktet utvecklat en stor genetisk mångfald. Trots detta har tidigare studier endast fångat en begränsad del av denna mångfald, vilket har hindrat förståelsen av släktets evolutionära historia.
Viktiga resultat
- Genomsekvensering och analys:
- 30 Malus-genom sekvenserades och monterades, inklusive 20 diploida och 10 polyploida arter.
- Genomstrukturerna visade hög genetisk variation, med 53–62 % repetitiva sekvenser och över 47 000 protein-kodande gener i genomsnitt.
- Evolution och hybridisering:
- Studien identifierade en gammal helgenomduplikation (WGD) i Malus, vilket har bidragit till släktets mångfald.
- Hybridisering och introgression (genflöde mellan arter) har spelat en central roll i utvecklingen av polyploida arter.
- Pan-genom och strukturella variationer:
- Ett grafbaserat pan-genom konstruerades, vilket fångade både gemensamma och art-specifika genetiska variationer.
- Totalt identifierades över 468 000 strukturella variationer (SV), inklusive insättningar, deletioner och inversioner.
- Sjukdomsresistens:
- Studien identifierade en specifik genetisk markör (SCAB-R) i Malus floribunda som är kopplad till resistens mot äppelskorv, en av de mest förödande sjukdomarna för äppelodlingar.
- Domestikation och anpassning:
- Domestikationen av äpplet (Malus domestica) spårades till M. sieversii i Centralasien, med genetiska bidrag från M. orientalis och M. sylvestris.
- Anpassning till kallare klimat har varit en drivkraft för artens spridning till högre höjder och latituder.
Betydelse för avel och bevarande
- Avel: De identifierade genetiska markörerna kan användas för att förbättra resistens mot sjukdomar och andra önskvärda egenskaper hos äpplen.
- Bevarande: Studien belyser vikten av att bevara vilda Malus-arter som en källa till genetisk variation för framtida avelsprogram.
Slutsats
Denna omfattande pan-genomstudie av Malus ger nya insikter i släktets evolutionära historia och genetiska mångfald. Resultaten har stor potential att förbättra avelsstrategier och bevarandearbete, samtidigt som de bidrar till en djupare förståelse av växters evolutionära mekanismer.
Referens
Li, W., Chu, C., Zhang, T., et al. (2025). Pan-genome analysis reveals the evolution and diversity of Malus. Nature Genetics. DOI: 10.1038/s41588-025-02166-6.
