Voor sommigen, pompoenen toveren gesneden Halloween-decoraties, maar voor veel mensen over de hele wereld, deze kalebassen zorgen voor voeding. Wetenschappers van het Boyce Thompson Institute (BTI) en het National Engineering Research Center for Vegetables in Peking hebben de genomen van twee belangrijke pompoensoorten in kaart gebracht, Cucurbita maxima en Cucurbita moschata.

De voltooide genomen verschijnen in het oktobernummer van Moleculaire Plant , waarin het werk op de omslag wordt benadrukt.

"Pompoenen worden in veel ontwikkelingslanden als hoofdvoedsel gebruikt en worden over de hele wereld gekweekt voor hun culinaire en decoratieve doeleinden, " zei Zhangjun Fei, universitair hoofddocent bij BTI, Cornell adjunct universitair hoofddocent plantenpathologie en een senior auteur van het artikel. Meer dan tweederde van 's werelds pompoenen, squash en kalebassen worden alleen in Azië geproduceerd.

De onderzoekers hebben de twee verschillende pompoensoorten gesequenced om hun contrasterende gewenste eigenschappen beter te begrijpen:Cucurbita moschata staat bekend om zijn weerstand tegen ziekten en andere stress, zoals extreme temperaturen, terwijl C. maxima beter bekend staat om zijn fruitkwaliteit en voeding.

Aanvullend, de hybride van deze twee soorten, genaamd 'Shintosa' heeft een nog grotere stresstolerantie dan C. moschata, en wordt vaak gebruikt als onderstam voor andere komkommergewassen, zoals watermeloen, komkommer, en meloen. Telers zullen de pompoenzaailing van de wortels snijden, en smelt de stengels van andere komkommerachtigen erop, ze sterk geven, resistente wortels om uit te groeien.

Eenmaal ontcijferd, de genoomsequenties zijn een belangrijke bron voor verder wetenschappelijk onderzoek en veredeling van Cucurbita-gewassen. Door de genomen te analyseren, onderzoekers zullen veel genen kunnen identificeren die verband houden met de gewenste eigenschappen van de pompoen, en de genetica achter de extreme fenotypes van de 'Shintosa'-hybride beter te begrijpen.

"De hoogwaardige pompoengenoomsequenties zullen leiden tot een efficiëntere dissectie van de genetica die ten grondslag ligt aan belangrijke agronomische eigenschappen, waardoor het veredelingsproces voor pompoenverbetering wordt versneld, ' zei Fei.

In de Cucurbit-wereld, dit betekent sneller fokken op resistentie tegen ziekten zoals fusariumverwelking of echte meeldauw - die witte film die veel tuinders zouden kunnen vinden om hun pompoenbladeren te doden, of het verbeteren van de productie van carotenoïden - de oranje pigmenten die verband houden met de gezondheid van het oog, onder andere voordelen.

Hoewel het uiteindelijke doel van genoomsequencing is om specifieke genen te kunnen koppelen aan de eigenschappen die ze controleren, de resultaten van de pompoensequencing onthulden ook een interessante evolutionaire geschiedenis voor Cucurbita-soorten.

Cucurbitas hebben grote genomen met 20 paar chromosomen, vergeleken met watermeloen's 11 of komkommer's 7. Dit was de eerste aanwijzing dat het genoom van de pompoen lang geleden was uitgebreid. Door de Curcurbita-genoomsequenties te vergelijken met die van andere komkommerachtigen, ontdekten de onderzoekers dat het pompoengenoom eigenlijk een combinatie is van twee oude genomen, waardoor het een paleotetraploïde wordt.

Hoewel de pompoen tegenwoordig als een diploïde wordt beschouwd, wat betekent dat het slechts twee exemplaren van elk chromosoom heeft, de analyse van de genoomsequentie onthulde dat tussen 3-20 miljoen jaar geleden, twee verschillende voorouderlijke soorten combineerden hun genomen om een ​​allotetraploïde te creëren - een nieuwe soort met vier (tetra-) kopieën van elk chromosoom, van twee verschillende (allo-) soorten.

Meestal nadat een allotetraploïde is gevormd, het genoom zal inkrimping en genverlies ervaren, uiteindelijk transformeren van de nieuwe soort terug in een diploïde. Soms, een van de bijdragende genomen zal domineren over de andere om meer genen te behouden, een fenomeen waargenomen bij maïs en katoen.

interessant, voor pompoenen was dit niet het geval. De oude Cucurbita allotetraploïde verloor zijn gedupliceerde genen willekeurig van beide bijdragende diploïden. Verder, het voorouderlijke chromosoom bleef grotendeels intact, de moderne pompoen verlatend met twee subgenomen die de oude soort vertegenwoordigen die bijdroeg aan de paleotetraploïde.

"We waren verheugd om te ontdekken dat de huidige twee subgenomen in pompoen grotendeels de chromosoomstructuren van de twee voorlopers behouden, ondanks het feit dat ze dezelfde kern minstens drie miljoen jaar delen, " zei Shan Wu, eerste auteur van de paper en BTI-postdoc.

De volgende keer dat je een pompoen snijdt, neem even de tijd om na te denken over het merkwaardige evolutionaire pad dat nodig was om hier te komen, en hoe fokkers, nu gewapend met de genoomsequentie, zal beter in staat zijn om de pompoen te verbeteren om miljoenen mensen over de hele wereld te voeden.