30 лет назад про авокадо в наших странах никто даже не слышал, а сегодня мало кто его не пробовал. Его выращивают как в Австралии и Новой Зеландии, так и в Южной Америке. Откуда же взялся этот фрукт?

Удивительные качества авокадо

Авокадо – тропический фрукт, с виду похожий на грушу, темно-зеленого или черного цвета, с маслянистой мякотью, содержащей много жира, витаминов и минеральных веществ.

Он пользуется растущей популярностью в мире. Оборот мирового рынка авокадо составил в 2017 году около 13 миллиардов долларов, причем Мексика, крупнейший производитель, в этом году экспортировала фруктов на 2,5 миллиарда долларов.

Во всем мире авокадо укладывают на тортильи, растирают для приготовления ароматных тостов, добавляют в суши и примешивают в молочные коктейли (популярное лакомство в некоторых частях Юго-Восточной Азии).

Ученые исследовали геном или, иначе говоря, совокупность генов, авокадо, что позволило им разобраться в происхождении этого фрукта. Так откуда же взялся этот экзотический фрукт?

Самый хасс

Особое внимание было уделено сорту Хасс, поскольку к нему принадлежит большая часть авокадо, выращиваемых по всему миру. Это новый, гибридный сорт, созданный в 20-е годы прошлого века. Исследование впервые точно установило процентное соотношение генов, унаследованных им от своих мексиканских и гватемальских предков.

Исследование также предоставляет важный справочный материал для изучения функций отдельных генов авокадо и для использования генной инженерии с целью повышения продуктивности деревьев, повышения устойчивости к болезням и создания фруктов с новыми вкусами и текстурами.

Ученые проанализировали гены не только сорта Хасс, но и авокадо из Мексики, Гватемалы и Вест-Индии. Каждый из этих регионов является родиной генетически отличающихся друг от друга местных сортов фруктов.

Проектом руководили Национальная лаборатория геномики биоразнообразия (LANGEBIO) в Мексике, Техасский технический университет и Университет штата Нью-Йорк в Буффало. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи проанализировали гены сорта Хасс, а также авокадо из Мексики, Гватемалы и Вест-Индии.

Кладезь полезностей

«Авокадо – культура огромной важности для всего мира, но особенно для Мексики. Хотя большинство людей пробовало только Хасс или пару других сортов, в мексиканском центре разнообразия этого вида есть огромное количество великолепных сортов авокадо, но лишь немногие люди попробуют их, если не поедут на юг от границы с США. Эти сорта являются генетическими ресурсами для будущего авокадо. Нам нужно было изучить геном авокадо, чтобы сделать этот вид доступным для современных селекционных работ», – говорит доктор Луис Эррера-Эстрелья, профессор кафедры геномики растений в Техасском техническом университете.

«Наше исследование поможет разобраться в устойчивости к болезням всех видов авокадо, – сказал доктор Виктор Альберт, профессор биологии в Колледже искусств и наук при Университете Буффало и приглашенный профессор в Наньянском технологическом университете Сингапура. Альберт был еще одним руководителем исследования наряду с Эррера-Эстрельей. – Если у вас есть интересное дерево, которое вроде бы хорошо противостоит грибку, вы можете поискать гены, особенно активные в этом авокадо. Если вы можете определить гены, контролирующие устойчивость, и если вы знаете, где они находятся в геноме, вы можете попытаться изменить их регулирование. Существует большой интерес к выведению устойчивого к болезням подвоя, на котором прививаются элитные сорта».

Ну и фрукт!

Хотя авокадо приобрел международную популярность лишь в 20-м веке, он имеет легендарную историю как продукт питания в Центральной и Южной Америке, где давно является особенностью местной кухни. Например, сотни лет назад ацтеки растирали авокадо, чтобы приготовить соус под названием ауакамолли.

Еще в доисторические времена такие крупные животные, как гигантские ленивцы, возможно, ели авокадо вместе с косточками. Полагают, что эти животные помогли распространить авокадо, разбрасывая косточки в отдаленных местах.

Новое исследование вглядывается еще дальше назад в прошлое. Оно использует геномику для изучения семейной истории авокадо, известного ученым как Persea americana. «Мы изучаем геномное прошлое авокадо, чтобы спланировать будущее этой важной для Мексики культуры, – сказал Эррера-Эстрелья. – Длинный жизненный цикл авокадо затрудняет его разведение. Полученная нами генетическая информация позволит создавать более быстрые и эффективные программы разведения для улучшения этого все более популярного фрукта».

Ученые полагают, что в доисторические времена крупные животные помогли распространить авокадо, разбрасывая косточки в отдаленных местах.

Что случилось 150 миллионов лет назад?

Авокадо принадлежит к сравнительно небольшой группе растений, называемых магнолиидами, которые отделились от других видов цветковых растений около 150 миллионов лет назад.

Новое исследование поддерживает – но не доказывает – гипотезу о том, что магнолииды, как группа, предшествуют двум доминирующим родам цветковых растений, существующих в наше время, эвдикотам и однодольным. Если гипотеза верна, это не будет означать, что сами авокадо старше, чем эвдикоты и однодольные растения, но что авокадо принадлежат к наследственной линии, которая отделилась от других цветковых растений раньше, чем эвдикоты и однодольные.

«Один из вопросов, на которые мы пытались ответить в статье, – это какова связь авокадо с другими крупными цветковыми растениями. И это оказалось сложным вопросом, – говорит Альберт. – Поскольку магнолииды так быстро и так рано отделились от  других основных групп цветковых растений, в то время как другие основные группы также расходились, все это чертовски загадочно. Мы внесли свой вклад в поиск ответа, сравнив геном авокадо с геномами других видов растений, но мы не пришли к твердому заключению».

Согласно исследованию, опубликованному в 2016 году, магнолииды охватывают около 11 000 известных живых организмов на Земле, включая авокадо, магнолии и корицу. Для сравнения, около 285 000 известных видов были отнесены к эвдикотам и однодольным.

Ну и нахимичили вы тут!

Ученые не знают, каков возраст авокадо, и новое исследование не решает этот вопрос. Но оно исследует, как авокадо изменился – генетически – с тех пор, как он стал самостоятельным видом, ответвившись от других магнолиидов.

Согласно данным ученых, в авокадо произошли 2 древних события «полиплоидии», когда весь геном был удвоен. Многие из дублированных генов были в конечном счете удалены. Но некоторые продолжали развивать новые и полезные функции, и эти гены все еще находятся в авокадо сегодня.

Исследование также показало, что авокадо использовало второй класс скопированных генов – тандемные дубликаты – для целей, которые могут включать в себя выработку химикатов для защиты от грибков. (Тандемные дубликаты являются продуктом отдельных событий, в которых определенный ген дублируется по ошибке во время размножения.)

«В авокадо мы видим распространенное явление: два метода дупликации генов, дающие очень разные функциональные результаты в течение длительного времени», – говорит Альберт.

«У растений гены, сохранившиеся от событий полиплоидии, часто связаны с большими регулятивными явлениями. А гены, сохранившиеся от более ограниченных одноразовых событий дупликации, часто связаны с биосинтезом, создающим все эти химикаты – ароматизаторы, вещества, привлекающие насекомых, вещества, борющиеся с грибками. Растения – отличные химики», – говорит Эррера-Эстрелья.

Исследование показало, как авокадо изменился генетически – с тех пор, как он стал самостоятельным видом, ответвившись от других магнолиидов.

Мексика и Гватемала – две родины сорта Хасс

Рассмотрев некоторые древние тайны авокадо, новое исследование также движется вперед во времени, чтобы исследовать современную главу в истории этого любимого фрукта: как люди изменили ДНК вида.

Поскольку коммерческие производители, как правило, выращивают авокадо, прививая ветви существующих деревьев на новый подвой, современные авокадо Хасс генетически такие же, как и первый авокадо Хасс, посаженный в 1920-х годах. Эти современные авокадо Хасс выращиваются на ветвях Хасса, привитых к различному подвою, хорошо приспособившемуся к определенным географическим регионам.

Хотя авокадо Хасс уже давно считается гибридом, детали его происхождения – 61% мексиканских генов, 39% гватемальских – ранее не были известны. Составленная учеными новая карта генома авокадо Хасс показывает огромные куски смежной ДНК от каждого родительского вида, отражая недавнее происхождение сорта.

«Сразу после гибридизации образуются эти гигантские блоки ДНК от родительских растений, – говорит Эррера-Эстрелья. – Эти блоки распадаются на протяжении многих поколений, по мере того, как появляется больше репродуктивных событий, перемешивающих содержимое хромосом. Но мы не видим этого перемешивания в авокадо Хасс. В хромосоме 4 одно целое плечо кажется гватемальским, а другое – мексиканским. Мы видим большие куски ДНК в авокадо Хасс, которые отражают его наследие».

Прочтите также:

• Правильное питание — это не страшно! Мифы о здоровом рационе, которые пора развенчать
• Когда нахальство – второе счастье
• Любовь к собакам передается по наследству
• 200 исследований подтвердили пользу кофе