乳木果树是一种重要的社会和经济作物,以广受欢迎的产品乳木果油而闻名——一种价值数百万美元的成分,用于化妆品、个人护理产品、药品和巧克力。对于生活在“乳木果带”的数十万非洲家庭来说,它也是重要的营养和收入来源。尽管需求不断增加,但生长缓慢的乳木果树正受到其他经济作物的威胁,其保存很可能在于其遗传改良。为了开展这项工作,由新罕布什尔大学领导的一个国际研究团队对乳木果树的基因组进行了测序,为该物种的战略发展提供了宝贵的资源。
“一棵乳木果树可能需要 25 年或更长时间才能投入生产,因此农民等待那么长时间并怀疑一棵树是否值得保留的成本可能非常高,”特种作物改良副教授 Iago Hale 说。“由于生长期如此长,传统的育种策略根本不可行,这也是没有任何高性能乳木果品种的原因之一。乳木果基因组将使研究人员能够在幼苗发芽后立即评估其潜力通过基因组启用的树木选择,我们可以开始对这个困难的物种进行研究。”
在他们的在线发表于《植物科学前沿》杂志上的研究中,研究人员为乳木果组装了一个染色体规模的参考基因组。与人类基因组一样,乳木果树基因组包含决定性状的基因,可帮助研究人员确定树木特征。研究人员的基因组注释导致识别出 38,505 个编码基因。对各种树木进行的进一步比较测序揭示了近 350 万种自然遗传变异,称为单核苷酸多态性 (SNP),可用于区分树木并开始了解重要属性背后的遗传学。
乳木果油在跨越 20 多个国家的苏多-萨赫勒地区数百万非洲家庭的日常生活中发挥着重要作用。收集乳木果几乎是整个乳木果带的普遍家庭活动,与其他经济活动不同,几乎完全由女性控制。根据每日乳木果油消费数据,参与乳木果采集的女性人数估计超过 1800 万。乳木果被称为“女性的黄金”,因为其产品的销售使女性能够在谷物收获结束后为家人获得额外的食物,并为家庭开支(包括衣服、医药和学费)创造现金。乳木果供应的季节性也很重要,因为乳木果是唯一可以广泛使用的水果,
黑尔说:“由于腰果和芒果等替代性的、通常由男性控制的经济作物的威胁,以及砍伐有问题的生产性树木作为木柴的直接回报,乳木果园地正在减少。” “女性需要长途跋涉来采集乳木果,这意味着更多的劳动力和更少的利润。为了抵消这些趋势,我们需要提高乳木果在景观中的价值。基因组辅助育种提供了实现这一目标的途径。”
在国际上,乳木果油因其在巧克力行业中作为高品质可可脂等价物 (CBE) 的使用而具有价值。这与其相对简单的脂肪酸组成和高含量的硬脂有关,硬脂是乳木果油质量的主要决定因素。使用新绘制的基因组,研究人员在乳木果中确定了 45 个可能控制硬脂含量的脂肪酸生物合成基因。能够识别这些酶可以帮助研究人员制定更好的幼苗选择策略。