Návrh genom vodního melounu ( Citrullus lanatus ) a resekvencování 20 různorodé přistoupení | Nature Genetics

sekvenování Genomu a montáž
Opakujte sekvenci anotace a gene prediction
Dýně genomu evoluce
Hodnocení genetické rozmanitosti v melounu genofondu
vývoj genů rezistence na onemocnění u melounu
Analýza dýně lýko sap a cévní transcriptomes
Nařízení meloun ovoce rozvoj a kvalita

sekvenování Genomu a montáž

vybrané Čínské elitní meloun inbrední linie, 97103 pro sekvenování genomu. Vygenerovali jsme celkem 46.18 Gb vysoce kvalitní genomické sekvence pomocí technologie sekvenování Illumina (doplňková Tabulka 1), což představuje 108.6-násobné pokrytí celého meloun genomu, který má odhadovanou velikost genomu z ∼425 Mb na základě našich 17-mer hloubka distribuční analýza sekvenční čte (Doplňkový Obr. 1) a dřívější analýza průtokové cytometrie9. De novo shromáždění Illumina reads vedlo ke konečnému shromáždění 353,5 Mb, což představuje 83,2% genomu melounu. Sestava se skládá z 1,793 lešení (≥500 bp) s N50 délky 2.38 Mb a 26.38 kb pro lešení a contigs, respektive (Doplňující Tabulka 2). Celkem 234 lešení pokrývající přibližně 330 Mb (93.5% sestavený genomu) byly zakotveny do 11 meloun chromozomů, z nichž 126 a 94 lešení účetnictví pro 70% a 65% sestavený genomu byly objednány a orientovaný, respectively10.

Jsme se snažili zjistit, proč 16,8% genomu byl na něž se nevztahuje naše genomu sestavy tak, že zarovnáte nesmontované čte (17,4% celkového čte), aby shromáždil genomu s méně přísných kritérií (Doplňující Poznámky a Doplňující Tabulka 3). Zjistili jsme, že nesestavené oblasti genomu jsou složeny primárně ze sekvencí, které jsou podobné sekvencím shromážděných oblastí. Distribuce nesestavených čtení na chromozomech melounu vykazovala stejný vzorec jako u transpozovatelných prvků (obr. 1a a doplňkový obr. 2). Identifikovali jsme tři hlavní opakovat jednotek z nesmontované sekvence na základě jejich značné číst hlubin a sekvenční podobnosti do centromery, telomery a ribozomální DNA (rDNA) klastrů. Dále jsme potvrdili povahu těchto opakování rybami (obr. 1b-d). Dohromady tyto výsledky podporují představu, že podcenění opakovat podíl má důležitou roli v nesmontovaném složkou de novo genomové sestavy, zejména ty vytvořené pomocí next-generation sequencing technologies11,12,13,14,15,16,17,18.

Obrázek 1: Distribuce nesmontované čte na chromozomu 1 a RYBÍ vzory sond ze tří opakování jednotky vztahující se k centromera, telomery a 45S rDNA klastry.

dále Jsme hodnotili kvalitu sestaveného meloun genomu pomocí přibližně jeden milion Est, čtyři zcela sekvenován BACs a párové-koncové sekvence 667 BAC klonů. Naše analýzy podpořily vysokou kvalitu sestavy melounového genomu (doplňková Poznámka, doplňkové tabulky 4-6 a doplňkové obr. 3 a 4), které je příznivě srovnatelné s několika dalšími nedávno zveřejněné rostlin genomes11,12,13,14,15,16,17,18 pomocí nové generace technologie sekvencování (Tabulka 1).

Tabulka 1 Srovnání meloun genomu sestavy s jiných rostlinných genomů

Opakujte sekvenci anotace a gene prediction

transpozonů jsou hlavní složky eukaryotických genomů. Identifikovali jsme celkem z 159,8 Mb (45.2%) sestavený meloun genomu jako transponovatelné prvek opakuje. Mezi těmito opakováními by 68, 3% mohlo být anotováno známými rodinami opakování. Převládají retrotransposony s dlouhým terminálním opakováním (LTR), převážně ltr cikánského typu a Copia typu. Distribuce míry divergence transpozabilních prvků vykazovala vrchol na 32% (Doplňkový obr. 5). V genomu melounu jsme dále identifikovali 920 (7,8 Mb) LTR retrotransposonů v plné délce. Zjistili jsme, že za posledních 4,5 milionu let, LTR retrotransposons nahromaděné mnohem rychleji v melounu, než v cucumber14 (Doplňkový Obr. 6) tak, že celkový rozdíl v jejich velikosti genomu může odrážet diferenciální akumulaci LTR retrotransposonu.

Jsme předpokládali 23,440 vysoké sebevědomí protein-kódujících genů v meloun genomu (Doplňující Tabulka 7), což je téměř počet genů předpověděl v okurky genome19. Přibližně 85% melounových predikovaných genů mělo buď známé homology, nebo mohlo být funkčně klasifikováno (doplňková tabulka 8). Kromě toho jsme také identifikovali 123 ribozomální RNA (rRNA), 789 přenosovou RNA, 335 malých jaderných RNA a 141 mikroRNA genů (doplňková Tabulka 9).

v souladu s dříve hlášenými genomy rostlin vykazovaly geny kódující melounový protein jasný vzorec obohacení v subtelomerních oblastech. Naproti tomu transponovatelná frakce genomu související s prvky byla umístěna primárně v pericentromerních a centromerních oblastech. Krátká ramena chromozomů 4, 8 a 11 jsou vysoce obohacena opakovanými sekvencemi (Doplňkový obr. 7). Genom 97103 obsahoval jeden 5S a dva 45S rDNA shluky na krátkém rameni chromozomů 4 a 8 (ref. 10). Pomocí ryb jsme dále zkoumali vzory rDNA v genomech 20 reprezentativních melounových přístupů(doplňková Tabulka 10). Počet a umístění 5S a 45S rDNA míst v genomech deseti moderních kultivovaných (C. lanatus subsp. vulgaris) a šest semiwild meloun (C. lanatus subsp. mucosospermus) byly identické s genomem 97103, zatímco genomy čtyř vzdálenějších příbuzných divokých melounů (C.lanatus subsp. lanatus) obsahoval jedno 45S a dvě 5S rDNA místa, s dalším 5S rDNA místem na krátkém rameni chromozomu 11 (Doplňkový obr. 8). Tyto výsledky naznačují, že během vývoje druhů C. lanatus může dojít k fúzi chromozomů, štěpení a transpozici rDNA. Naše analýza také potvrdila, fylogenetický vztah těchto tří meloun subspecies20 a podpořila hypotézu, že C. lanatus subsp. mucosospermus je nedávný předchůdce C.lanatus subsp. vulgaris.

Dýně genomu evoluce

celogenomové duplikace v krytosemenných rostlin je běžné a představuje důležitou molekulární mechanismus, který má tvar moderní závod karyotypes. V genomu melounu jsme identifikovali sedm hlavních trojic, které odpovídaly 302 paralogickým vztahům pokrývajícím 29% genomu (obr. 2a). Tyto rodové kopie odpovídal sdílené paleohexaploidization události (označováno jako γ) uvádí pro eudicots21, který se datuje do 76-130 miliony lety. To by bylo v dostatečném předstihu před událostí speciace genomu cucurbit, ke které došlo před 15-23 miliony let (Doplňkový obr. 9).

obrázek 2 — Obrázek 2: synteny genomu, vzory duplikace a evoluční historie melounu, okurky a melounu.

pro přístup K povaze evoluční událostí, které vedly k moderní dýně genomu, struktury, analyzovali jsme syntenic vztahy mezi meloun, cucumber19, melon22 a grape21. Jako odkaz jsme vybrali hroznu, protože je známo, že je nejbližší příbuzný předkovi eudicot strukturovanému v sedmi protochromozomech23. Identifikovali jsme celkem 3 543 ortologních vztahů pokrývajících 60% genomu melounu. Poté jsme zkoumali podrobné vztahy chromozomu k chromozomu v rodině Cucurbitaceae a identifikovali ortologní chromozomy mezi melounem, okurkou a melounem (obr. 2b). Složité syntenic vzory ilustrace mozaiky chromozomu na chromozom orthologous vztahy představila vysoký stupeň složitosti chromozomální evoluce a přeskupení mezi tyto tři důležité plodiny druhů z čeledi Cucurbitaceae.

Integrace nezávislé analýzy duplicit v, a syntenies mezi čtyři eudicot genomů (meloun, okurky, meloun a hroznové víno) vedl k přesné charakterizaci v melounu sedmi paleotriplications identifikován nedávno jako základ pro vymezení sedmi předků chromozomální skupin v eudicots24. Na základě rodové hexaploidization (γ) uvádí pro eudicots, navrhujeme evoluční scénář, který má tvar 11 meloun chromozomů od 7-chromozom eudicot předků přes 21 paleohexaploid meziproduktů. Jsme naznačují, že přechod od 21-chromozom eudicot střední předků podílí 81 fissions a 91 fúze dosáhnout moderního 11-struktury chromozomů z melounu, který je reprezentován jako mozaika 102 předků bloky (Obr. 2c).

Hodnocení genetické rozmanitosti v melounu genofondu

vybrali Jsme 20 zástupce meloun přistoupení pro genomu resekvencování. Jednalo se o deset kultivovaných přístupů představujících hlavní odrůdy C. lanatus subsp. vulgaris (pět východoasijských a pět amerických ekotypů), šest semiwild C. lanatus subsp. mucosospermus a čtyři divoké C. lanatus subsp. lanatus (doplňková Tabulka 10 a doplňkový obr. 10). Jsme seřadili tyto rozšíření mezi 5× a 16×, pokrytí a zmapovali krátké čte genom 97103 (Doplňující Tabulka 11). Identifikovali jsme celkem 6,784,860 kandidát Snp a 965,006 malé inserce/delece (indels) mezi 20-replikovaná linky a 97103. Hlavní rozdíly existovaly mezi C.lanatus subsp. lanatus a další dva poddruhy, zatímco variace v kultivovaném melounu, zejména C. lanatus subsp. ekotyp vulgaris America byl relativně nízký (doplňková tabulka 12). Přesnost našeho volání SNP a indel byla 99,3%, respektive 98%, jak je naznačeno sekvenováním Sanger (doplňková poznámka a doplňková tabulka 13). Tento rozsáhlý meloun genomu variace soubor údajů, pokrývající široké spektrum meloun genetické rozmanitosti, představuje cenný zdroj pro biologický objev a zlepšení genofondu.

hodnotili jsme genetickou rozmanitost populace melounu pomocí dvou společných souhrnných statistik, π a θw hodnot25. Odhadované množství rozmanitosti melounu (doplňková tabulka 14) bylo podstatně nižší než množství zjištěné u maize26, sóji 27 a rýže28. Divoký meloun obsahuje větší genetickou rozmanitost, což naznačuje další genetickou příležitost pro zlepšení melounu. Zkoumali jsme také strukturu populace a vztahy mezi přistoupeními melounu konstrukcí sousedního stromu (obr. 3A) a analýza hlavních komponent (PCA) (obr. 3b). Obě analýzy ukázaly úzký vztah mezi C.lanatus subsp. vulgaris a C. lanatus subsp. mucosospermus (doplňková Poznámka). Další analýzy populační struktury pomocí FRAPÉ program29 s K (počet populací) nastavit od 2 do 5 identifikovat nové podskupiny v rámci C. lanatus subsp. mucosospermus group (když k = 5) a příměsi mezi C. lanatus subsp. vulgaris a C. lanatus subsp. mucosospermus (obr. 3c a doplňková Poznámka). Nová podskupina vykazuje některé vlastnosti kultivovaného melounu, jako je měkká struktura masa, růžová barva masa a relativně vysoký obsah cukru (doplňková Tabulka 10 a doplňkový obr. 10). Společně tyto výsledky nabízejí další podporu pro náš navrhovaný evoluční scénář C.lanatus subsp. mucosospermus na C. lanatus subsp. vulgaris odvozený z rybí analýzy distribuce chromozomální rDNA.

obrázek 3: populační struktura přistoupení melounu.

dále jsme skenovali genom pro oblasti s nejvyššími rozdíly v genetické rozmanitosti (nmucosospermus/nvulgaris) mezi C. lanatus subsp. mucosospermus A C. lanatus subsp. vulgaris. Tyto oblasti představují potenciální selektivní zametání během domestikace melounu, protože se předpokládá, že moderní kultivary melounu byly domestikovány z C. lanatus subsp. mucosospermus. Identifikovali jsme celkem 108 oblastí (velikost 7,78 Mb) obsahujících 741 kandidátských genů (obr. 4 a doplňková tabulka 15). I když gen doplňuje v těchto oblastech by to mohlo mít vliv genetické autostop, jsme identifikovali biologické procesy výrazně obohatil v kandidátských genů, které byly spojeny s významnými vybrané vlastnosti, když ve srovnání s celého genomu, včetně nařízení sacharidů použití, cukr-zprostředkované signalizace, metabolismus sacharidů, reakce na sacharóza stimul, nařízení dusíku-sloučeniny, metabolismus, buněčné reakce na dusíku hladovění a růstu (Doplňující Poznámka a Doplňkové Tabulky, 16-18).

obrázek 4: diverzita (π) distribuce pro C. lanatus subsp. vulgaris (modrý) A C. lanatus subsp. mucosospermus (červený) přes 11 chromozomů melounu.

je pozoruhodné, že určité noncentromeric regionů, zejména velké oblasti na chromozomu 3 (z ∼3.4 Mb ∼5.6 Mb), mají zvláště vysoké nukleotidová divergence nejen mezi C. lanatus subsp. mucosospermus accessions (obr. 4). Předchozí zpráva popsala podobný nález ve třech různých rýžových křížích a bylo navrženo, že tyto populačně specifické regiony s vysokou divergencí byly vysoce spojeny s geny zapojenými do reprodukčních bariérů30. Jsme analyzovali geny ve velké high-rozmanitost regionu na chromozomu 3 a, ve skutečnosti, zjistil, že většina výrazně obohacený gen kategorie byly rozpoznávání pylu a pyl pestík interakce; v obou těchto genů jsou kategorie týkající se reprodukční bariéry (Doplňující Tabulka 19). Kromě toho, zjistili jsme, že oblast obsahovala velký shluk 12 tandemly uspořádané geny s-lokus protein kinázy, které se podílejí na reprodukčních bariérách31. Vysoká nukleotidová divergence genů reprodukční bariéry u C. lanatus subsp. mucosospermus, nedávný předek moderního kultivovaného melounu, naznačuje, že domestikace melounu by mohla být možnou silou zodpovědnou za rychlý vývoj reprodukčních bariér, jak bylo uvedeno v rice30. Navíc, geny zapojené v rostlinné odpovědi na abiotické a biotické stresy byly také výrazně obohatil v tomto regionu, kromě genů, které souvisí s několika známými vybrané rysy, jako je metabolismus sacharidů, ovocné aroma (terpenové metabolismus) a semen obsah oleje (mastné kyseliny metabolismus) (Doplňující Tabulka 19).

vývoj genů rezistence na onemocnění u melounu

plodina melounu trpí velkými ztrátami z mnoha nemocí. Zlepšení rezistence patogenů je proto trvalým cílem šlechtitelských programů melounu. Vyšetřovat molekulární základ pro citlivosti patogenu, hledali jsme tři hlavní třídy geny rezistence v meloun genomu, tedy nukleotid-vazebné místo a leucin bohaté-opakování (NBS-LRR), lipoxygenase (LOX)32 a receptor-like gene families33. Identifikovali jsme celkem 44 NBS-LRR genů, včetně 18 Toll interleukin receptor (TIR)-NBS-LRR– a 26 coiled-coil (CC)-NBS-LRR–kódující geny (Doplňující Tabulka 20). Geny melounu NBS-LRR se vyvinuly nezávisle, a nezjistili jsme žádné výměny sekvencí mezi různými homology. Takové evoluční vzorce jsou podobné jako u genů typu II R v salátu a Arabidopsis34, což naznačuje, že meloun má nízkou rozmanitost genů NBS-LRR. Počet genů NBS-LRR v genomu melounu je podobný jako u cucumber14 a papaya35, ale je podstatně menší než u maize36, rice37 a apple12. Naproti tomu rodina genů LOX prošla expanzí v genomu melounu s 26 členy, z nichž 19 je uspořádáno ve dvou tandemových genových polích (Doplňkový obr. 11). Podobné nálezy byly hlášeny u okurek, přičemž expanze rodiny genů LOX byla považována za možný komplementární mechanismus pro zvládnutí invaze patogenů14. Dále jsme identifikovali 197 receptor-like genů v meloun genomu, z nichž 35 kódují receptor-like proteiny chybí kinázovou doménu a 162 kódují receptor-like kinázy, které mají intracelulární kinázovou doménu kromě extracelulární LRR a transmembránové domény (Doplňující Tabulka 20). Mnoho z těchto genů rezistence je umístěno na chromozomech v klastrech (Doplňkový obr. 11), navrhující tandemové duplikace jako jejich evoluční základ.

To bylo spekuloval, že nedostatek odolnost proti široké škále onemocnění v moderních kultivarů melounu je výsledkem mnoha let pěstování a výběr, která se zaměřila na žádoucí ovoce vlastnosti na úkor onemocnění resistance8,38. Abychom tuto představu otestovali, provedli jsme de novo sestavy nezmapovaných čtení sdružených z moderních kultivovaných (C. lanatus subsp. vulgaris) a semiwild a divoký (C. lanatus subsp. mucosospermus A C. lanatus subsp. lanatus, resp.). Identifikovali jsme 11 a 69 genů z kultivovaných a semiwildových a divokých skupin, které jsou homologní se známými rostlinnými proteiny (doplňková tabulka 21). Stojí za zmínku tady, že 69 nové geny identifikovány z semiwild a divoké skupiny byly vysoce obohacen o onemocnění související s geny včetně, 6 TIR-LRR-NBS genů, 1 PR-1 genu a 3 lipoxygenase geny, vzhledem k tomu, že žádný z 11 geny identifikovány v kultivované skupiny byly nemoci související. Kromě toho bylo všech 44 genů NBS-LRR identifikovaných v genomu 97103 také přítomno v semiwild a wild accessions (doplňková Poznámka). Tato zjištění podporují hypotézu, že velká část genů rezistence na onemocnění byla ztracena během domestikace melounu.

Analýza dýně lýko sap a cévní transcriptomes

krytosemenných enucleate síto trubice systém obsahuje mRNA, z nichž některé bylo prokázáno, že funkce jako dálkové signalizace agent39,40. Přes hluboké transcriptome sequencing (Doplňující Tabulka 22), jsme identifikovali 13,775 a 14,242 mRNA druhů v melounu a okurky, cévní svazky, respektive, a 1,519 a 1,012 přepisy v meloun a okurka lýko sap, respektive (Doplňující Tabulky 23-26). Zejména jsme zjistili, že genové sady v cévní svazky mezi oběma dýně druhů byly téměř totožné, vzhledem k tomu, že pouze 50-60% transkripty detekovány v phloem sap byly běžné mezi dvěma druhy (Doplňující Poznámky a Doplňující Tabulka 27). Gene Ontology (GO) termín obohacení analýzy vyplynulo, že hlavní kategorií mezi společné lýko přepisy byly reakcí na stres nebo stimul (Doplňující Tabulka 28), což je plně v souladu s ústřední roli rostlin cévní systém, a lýko zejména v dálkové komunikační systém, který integruje abiotické a biotické stresové signalizace v celou-rostlina level41. Naproti tomu analýza transkriptů phloem, které jsou jedinečné pro meloun, identifikovala makromolekulární biosyntézu a metabolický proces bílkovin jako hlavní kategorie GO (doplňková tabulka 29). Unikátní přepisy phloem sap mohou odrážet specializované funkce, které jsou jedinečné pro roli phloemu u těchto druhů. Je pozoruhodné, že floém melounu obsahoval 118 transkripčních faktorů, zatímco u okurky jsme identifikovali pouze 46 transkripčních faktorů a 32 transkripčních faktorů, které byly společné pro oba (doplňkové tabulky 30-32).

dýně (Cucurbita maxima) byla použita jako modelový systém pro studie phloem42, 43. Vyvinuli jsme dýňové vaskulární svazky a phloem sap transkript katalogy prostřednictvím generování a de novo sestavení Illumina spárované-end RNA sekvenování (RNA-Seq) čte. Srovnávací analýza transkriptomů melounu, okurky a dýně phloem ukázala, že přibližně 36% jejich transkriptů bylo společných (Doplňkový obr. 12). Tyto konzervované přepisy pravděpodobně provádějí funkce, které jsou ústřední pro provoz systému sítových trubek ve většině tykvovitých a případně dalších druhů.

Nařízení meloun ovoce rozvoj a kvalita

Meloun ovoce rozvoj je komplexní proces, který zahrnuje významné změny ve velikosti, barvě, struktuře, obsahu cukru a nutričních složek. Chcete-li získat komplexní charakterizaci genů zapojených do vývoje a kvality meloun ovoce, provedli jsme strand-specifické RNA-Seq44 obou maso a kůže na čtyři zásadní etapy vývoje ovoce v inbrední linie, 97103 (Doplňující Tabulka 33). Identifikovali jsme 3,046 a 558 geny, které byly rozdílně vyjádřené v dužina a kůra, respektive, v průběhu vývoje ovoce a 5,352 geny, které byly rozdílně vyjádřené mezi maso a kůže alespoň v jednom ze čtyř fází (Doplňující Tabulky 34-36). JÍT termín obohacení analýza ukázala, že během vývoje ovoce v obou dužina a kůra, biologických procesů, jako jsou mobilní stěny biogeneze, flavonoidů metabolismus a obranné reakce byly významně změněny (false discovery sazby (FDR) < 0.01), vzhledem k tomu, že karotenoid, hexóza a monosacharid metabolické procesy jsou pouze významně změněny v těle, podporuje hlavní fyziologické rozdíly, včetně obsahu cukru a ovocných barev, mezi maso a kůži (Doplňující Tabulka 37).

obsah cukru je klíčovým faktorem při určování kvality ovoce melounu. Sladkost melounu je určena jak celkovým obsahem cukru, tak poměry mezi hlavními nahromaděnými cukry: glukózou, fruktózou a sacharózou45. V mladé 97103 ovoce, maso, fruktóza a glukóza jsou převládající cukry, vzhledem k tomu, že ve vyspělých 97103 ovoce, maso, a to jak sacharózy a celkový obsah cukru je podstatně větší, s sacharóza pak stává dominantní cukru; v kůru, cukr, obsah zůstává relativně minima (Doplňující Tabulka 38). Poslední hromadění cukru v melounu ovoce je určena cukru vykládání z lýko následuje příjem a metabolismus v dužnina. Komentovaný meloun genom obsahuje celkem 62 cukru metabolických enzym geny a 76 cukru transportér, geny, z nichž 13 cukr metabolických genů a 14 cukr transportní geny byly rozdílně vyjádřené během maso rozvoj a mezi maso a kůže, tkání (Doplňující Tabulky 39 a 40). Na základě těchto výsledků a předchozí publikované práce z jiných rostlin species46,47, navrhujeme model pro metabolismus cukru v buňkách meloun ovoce maso (Doplňkový Obr. 13). Konkrétně, v průběhu meloun masa rozvoje, α-galaktosidázy, nerozpustná kyselina invertáza, neutrální invertáza, sacharóza fosfát syntázu, UDP-glukózy 4-epimerase, rozpustné kyseliny invertáza a UDP-galaktosa/glukosa pyrophosphorylase funkce jako klíčové enzymy zapojené v regulaci cukru vykládání a metabolismus. Kromě toho je 14 různě vyjádřených transportérů cukru pravděpodobně odpovědných za rozdělení cukru (doplňková Poznámka).

transkripční faktory mají také roli v akumulaci cukru48. Z 1,448 domnělý transkripční faktor, geny identifikovány v meloun genomu, 193 ukázal významné změny exprese (FDR < 0.01) během maso vývoje a také v těle ve srovnání s kůrou v pozdějších fázích, včetně transkripčních faktorů z rodiny známo, že se podílí na regulaci hromadění cukru (Doplňková Poznámka a Doplňující Tabulky 41 a 42). Je pozoruhodné, že jeden gen bZIP, Cla014572, je během vývoje masa downregulován a obsahuje otevřený čtecí rámec řízený sacharózou (SC-uORF) (doplňková poznámka a doplňkový obr. 14). To bylo nedávno uvedl, že transgenní rostliny constitutively vyjadřující tabáku SC-uORF obsahující bZIP gen tbz17 ale chybí jeho SC-uORF měl zvýšený cukr concentrations49. Proto je naše analýza v souladu s úlohou Cla014572 jako klíčového regulátoru akumulace cukru během vývoje ovoce.

MADS-box geny, jako MADS-RIN (také známý jako LeMADS-RIN)50 a TAGL1 (ref . 51) v rajčatech bylo hlášeno, že regulují procesy expanze a zrání ovoce. Fylogenetická analýza melounu, okurky a Arabidopsis MADS-box transkripční faktory, společně s MADS-RIN a TAGL1, identifikovány dva MADS-box transkripční faktory z melounu v každé z RIN a AGL1 clades (Doplňující Poznámka a Doplňkový Obr. 15). Tyto čtyři geny (Cla000691 a Cla010815 v RIN clade a Cla009725 a Cla019630 v AGL1 clade) patří mezi nejvíce vysoce vyjádřil MADS-box transkripční faktory během vývoje ovoce (Doplňující Tabulka 43). Zejména, na rozdíl od MADS-RIN, což je vysoce vyjádřený pouze ve zrání plodů, a to jak Cla000691 a Cla010815 jsou vysoce exprimován v průběhu vývoje ovoce, což naznačuje, že by se vyvinuly k účasti v další funkce kromě zrání. V tomto ohledu je pozoruhodné, že blízké banánové a jahodové homology MADS-RIN také vykazují výraz a / nebo funkční aktivity,které přesahují zrání ovoce52, 53. Výraz profily Cla009725 a Cla019630 během vývoje ovoce jsou podobné TAGL1, který je v souladu s jejich potenciální role v regulaci ovoce expanze a ripening51.

citrulin je neesenciální aminokyselina vyrobená z glutaminu a má různé přínosy pro zdraví a sportovní výkon. Jeho název je odvozen od citrullus, latinského slova pro meloun, od kterého byl poprvé izolován54. Maso melounu a kůra slouží jako přirozený zdroj citrulinu a jeho hojnost se během dozrávání ovoce podstatně zvyšuje, ale poté klesá, když se ovoce stává přezrálým (Doplňkový obr. 16). Na základě naší anotace genomu melounu jsme identifikovali 14 genů v metabolické dráze citrulinu (Doplňkový obr. 17). Ve srovnání s metabolickou cestou Arabidopsis citrulin prošla tato cesta v melounu expanzí v rodinách arginosukcinázy a arginosukcinát syntázy. Oba se podílejí na přeměně citrulinu na L-arginin. Zjistili jsme, že arginosukcináza a dva geny arginosukcinátsyntázy jsou vysoce downregulovány během vývoje masa melounu (doplňková tabulka 44). Akumulace citrulinu v dozrávající dužině ovoce je tedy pravděpodobně výsledkem snížené aktivity degradace citrulinu.

návrh genom vodního melounu (Citrullus lanatus) a resekvencování 20 různorodé přistoupení