För vissa, pumpor trollar fram snidade Halloween -dekorationer, men för många människor runt om i världen, dessa kalebasser ger näring. Forskare vid Boyce Thompson Institute (BTI) och National Engineering Research Center for Vegetables i Peking har sekvenserat genomerna för två viktiga pumpatarter, Cucurbita maxima och Cucurbita moschata.

De färdiga genomerna visas i oktobernumret av Molekylär växt , som belyser verket på omslaget.

"Pumpor används som basföda i många utvecklingsländer och odlas över hela världen för deras kulinariska och prydnadsändamål, "sade Zhangjun Fei, docent på BTI, Cornell adjungerad docent i växtpatologi och seniorförfattare till tidningen. Över två tredjedelar av världens pumpor, squash och kalebasser produceras enbart i Asien.

Forskarna sekvenserade de två olika pumpa -arterna för att bättre förstå deras kontrasterande önskvärda drag:Cucurbita moschata är känd för sin resistens mot sjukdomar och andra påfrestningar, som extrema temperaturer, medan C. maxima är bättre känd för sin fruktkvalitet och näring.

Dessutom, hybrid av dessa två arter, kallad 'Shintosa' har ännu större stresstolerans än C. moschata, och används ofta som grundstam för andra cucurbitgrödor, som vattenmelon, gurka, och melon. Odlare kommer att skära pumpaplantan från sina rötter, och smälta stammarna av andra gurkor på den, ger dem starka, resistenta rötter att växa från.

En gång dechiffrerad, genomsekvenserna är en viktig resurs för vidare vetenskaplig forskning och avel av Cucurbita -grödor. Genom att analysera genomerna, forskare kommer att kunna identifiera många gener associerade med pumpans önskvärda egenskaper, och bättre förstå genetiken bakom de extrema fenotyperna i "Shintosa" -hybriden.

"Högkvalitativa pumpa-genom-sekvenser kommer att leda till mer effektiv dissektion av genetiken som ligger till grund för viktiga agronomiska drag, på så sätt påskyndar uppfödningsprocessen för förbättring av pumpor, "sa Fei.

I cucurbit -världen, detta innebär snabbare avel för resistens mot sjukdomar som fusariumblåsa eller mjöldagg - att vit film som många trädgårdsmästare kan hitta dödar sina squashblad, eller öka produktionen av karotenoider - de orange pigmenten som är förknippade med ögons hälsa, bland andra fördelar.

Även om det slutliga målet för genom -sekvensering är att kunna koppla specifika gener till de egenskaper de kontrollerar, pumpasekvensbestämningsresultaten avslöjade också en intressant evolutionär historia för Cucurbita -arter.

Cucurbitas har stora genomer med 20 par kromosomer, jämfört med vattenmelonens 11 eller gurka 7. Detta var den första ledtråden som pumpans genom hade expanderat för länge sedan. Genom att jämföra Curcurbita genom -sekvenserna med andra cucurbits, forskarna upptäckte att pumpa genomet faktiskt är en kombination av två gamla genomer, gör det till en paleotetraploid.

Även om pumpan anses vara en diploid idag, vilket betyder att den bara har två kopior av varje kromosom, genomsekvensanalysen avslöjade att för 3-20 miljoner år sedan, två olika förfäderarter kombinerade sina genomer för att skapa en allotetraploid - en ny art med fyra (tetra-) kopior av varje kromosom, från två olika (allo-) arter.

Normalt efter att en allotetraploid bildats, genomet kommer att uppleva nedskärningar och genförlust, så småningom förvandla den nya arten tillbaka till en diploid. Ibland, en av de bidragande genomerna kommer att dominera över de andra för att behålla fler gener, ett fenomen som observerats i majs och bomull.

Intressant, för pumpor var detta inte fallet. Den gamla Cucurbita allotetraploid förlorade sina dubblerade gener slumpmässigt från båda de bidragande diploiderna. Vidare, förfädernas kromosom förblev i stort sett intakt, lämnar den moderna pumpan med två subgenomer som representerar de gamla arterna som bidrog till paleotetraploid.

"Vi var glada över att få reda på att de nuvarande två undergenomerna i pumpa till stor del upprätthåller kromosomstrukturerna hos de två förfäderna trots att de delar samma kärna i minst tre miljoner år, "sa Shan Wu, första författare till tidningen och BTI postdoc.

Nästa gång du snider en pumpa, ta en stund att tänka på den nyfikna evolutionära vägen som det tog för att komma hit, och hur uppfödare, nu beväpnad med genomets sekvens, kommer att bättre kunna förbättra pumpan för att hjälpa mata miljoner runt om i världen.