Per alcuni, le zucche evocano decorazioni intagliate di Halloween, ma per molte persone in tutto il mondo, queste zucche forniscono nutrimento. Gli scienziati del Boyce Thompson Institute (BTI) e del National Engineering Research Center for Vegetables di Pechino hanno sequenziato i genomi di due importanti specie di zucca, Cucurbita maxima e Cucurbita moschata.

I genomi finiti appaiono nel numero di ottobre di Pianta molecolare , che mette in risalto l'opera in copertina.

"Le zucche sono utilizzate come alimento base in molti paesi in via di sviluppo e sono coltivate in tutto il mondo per i loro usi culinari e ornamentali, " disse Zhangjun Fei, professore associato presso BTI, Cornell professore associato di patologia vegetale e autore senior del documento. Oltre i due terzi delle zucche del mondo, la zucca e le zucche sono prodotte solo in Asia.

I ricercatori hanno sequenziato le due diverse specie di zucca per comprendere meglio i loro tratti desiderabili contrastanti:la Cucurbita moschata è nota per la sua resistenza alle malattie e ad altri stress, come temperature estreme, mentre C. maxima è meglio conosciuto per la qualità e la nutrizione dei suoi frutti.

Inoltre, l'ibrido di queste due specie, chiamato 'Shintosa' ha una tolleranza allo stress ancora maggiore di C. moschata, ed è spesso usato come portainnesto per altre colture di cucurbitacee, come l'anguria, cetriolo, e melone. I coltivatori taglieranno la piantina di zucca dalle sue radici, e fondervi sopra i gambi di altre cucurbitacee, dando loro forti, radici resistenti da cui crescere.

Una volta decifrato, le sequenze del genoma sono una risorsa importante per ulteriori ricerche scientifiche e l'allevamento di colture di Cucurbita. Analizzando i genomi, i ricercatori saranno in grado di identificare molti geni associati ai tratti desiderabili della zucca, e comprendere meglio la genetica dietro i fenotipi estremi dell'ibrido "Shintosa".

"Le sequenze del genoma della zucca di alta qualità porteranno a una dissezione più efficiente della genetica alla base di importanti tratti agronomici, accelerando così il processo di allevamento per il miglioramento della zucca, " ha detto Fei.

Nel mondo delle cucurbite, questo significa un allevamento più rapido per la resistenza a malattie come l'appassimento del fusarium o l'oidio - quel film bianco che molti giardinieri potrebbero trovare uccidere le loro foglie di zucca, o migliorare la produzione di carotenoidi - i pigmenti arancioni associati alla salute degli occhi, tra gli altri vantaggi.

Mentre l'obiettivo finale del sequenziamento del genoma è essere in grado di collegare geni specifici ai tratti che controllano, i risultati del sequenziamento della zucca hanno anche rivelato un'interessante storia evolutiva per le specie di Cucurbita.

Le cucurbite hanno grandi genomi con 20 paia di cromosomi, rispetto all'11 dell'anguria o al 7 del cetriolo. Questo è stato il primo indizio che il genoma della zucca si era espanso molto tempo fa. Confrontando le sequenze del genoma di Curcurbita con quelle di altre cucurbitacee, i ricercatori hanno scoperto che il genoma della zucca è in realtà una combinazione di due antichi genomi, rendendolo un paleotetraploide.

Sebbene la zucca oggi sia considerata un diploide, il che significa che ha solo due copie di ciascun cromosoma, l'analisi della sequenza del genoma ha rivelato che tra 3-20 milioni di anni fa, due diverse specie ancestrali hanno unito i loro genomi per creare un allotetraploide - una nuova specie con quattro (tetra-) copie di ciascun cromosoma, da due diverse specie (allo-).

Tipicamente dopo la formazione di un allotetraploide, il genoma sperimenterà il ridimensionamento e la perdita di geni, trasformando infine la nuova specie in un diploide. Qualche volta, uno dei genomi contribuenti dominerà sugli altri per conservare più geni, un fenomeno osservato nel mais e nel cotone.

interessante, per le zucche non era così. L'antica Cucurbita allotetraploide ha perso i suoi geni duplicati casualmente da entrambi i diploidi contribuenti. Per di più, il cromosoma ancestrale è rimasto in gran parte intatto, lasciando la zucca moderna con due sottogenomi che rappresentano le antiche specie che hanno contribuito al paleotetraploide.

"Siamo stati entusiasti di scoprire che gli attuali due sottogenomi della zucca mantengono in gran parte le strutture cromosomiche dei due progenitori nonostante condividano lo stesso nucleo per almeno tre milioni di anni, " disse Shan Wu, primo autore del paper e postdoc ITV.

La prossima volta che intaglierai una zucca, prenditi un momento per pensare al curioso percorso evolutivo impiegato per arrivare qui, e come allevatori, ora armato della sequenza del genoma, sarà più in grado di migliorare la zucca per aiutare a sfamare milioni di persone in tutto il mondo.