הפאן-גנום של המלון ככלי לבחינת תרומת השונות בנוכחות והיעדר גנים לתכונות אגרונומיות

במחקר הנוכחי, אנו מציגים פאן-גנום מקיף של מלון (Cucumis melo) ומסגרת מיפוי רב-הורית שנועדה לניתוח גנטי ברזולוציה גבוהה ולביאור תכונות אגרונומיות מרכזיות. הפאן-גנום נבנה מ-25 גנוטיפים מגוונים של מלון (MelonCore25), ששימשו כהורים לאוכלוסיית חצי די-אלל (half diallel) המורכבת מ-300 מכלואי F1. אוכלוסייה זו אפשרה לבחון את הקשרים בין מינון גנים לשונות פנוטיפית בתכונות חקלאיות חשובות. באמצעות הרכבת גנומים איכותיים, זיהינו כ-300,000 שונויות מבניות וכ-9 מיליון פולימורפיזמים של נוקלאוטיד בודד (SNPs). בתוך הפאן-גנום זוהו 955 גנים ייחודיים לתת-המין melo ו-408 גנים ייחודיים לתת-מינים אחרים, מה שמעיד על שונות גנומית משמעותית ביניהם. באמצעות אנוטציות של 25 הגנומים ואפיון מפורט של השונות בנוכחות והיעדר גנים (gene presence-absence variation, PAV), מצאנו כי 22 גנומים מסבירים 98% מה-PAV. מבחני קורלציה ואסוציאציה הראו קשרים מובהקים בין שונות ב-PAV לבין תכונות שנמדדו בשדה. ההשפעות של PAV נעות בין אדיטיביות, השלמה (קומפלמנטריות) והשפעות מזיקות (deleterious). לדוגמה, קבוצות גנים הקשורות לאוטופוספורילציה של חלבונים ולתגובה לפציעה מציגות השפעה אדיטיבית על רמת הסוכר בפרי, בעוד שקבוצות גנים קומפלמנטריות (עותק יחיד) הקשורות ל-ABA מציגות מתאם חיובי עם יבול, בהשוואה להשפעה שלילית במצב הומוזיגוטי. שילוב התובנות הפאן-גנומיות עם סט סמנים גנטיים משפר משמעותית את רזולוציית ואמינות מיפוי התכונות, ומספק תשתית מחקרית לפיתוח ושיפור גנטי במלון.