Genomová asociační studie tolerance k mrazu u genetického materiálu jetele lučního (Trifolium pratense L.) evropského původu

Zlepšení vytrvalosti je důležitým šlechtitelským cílem u jetele lučního (Trifolium pratense L.). V oblastech s chladnými zimami je nedostatečná vytrvalost často způsobena špatnou zimní přežitelností, jejíž důležitou složkou je nízká mrazuvzdornost (FT). Provedli jsme genomovou asociační studii (GWAS) s cílem identifikovat lokusy spojené s mrazovou tolerancí v kolekci 393 akcesí jetele lučního, převážně evropského původu, a provedli jsme analýzy vazebné nerovnováhy a inbreedingu. Akce byly genotypovány jako skupiny jedinců pomocí genotypizace sekvenováním (pool-GBS), čímž vznikla data o frekvenci alel jak u jednonukleotidových polymorfismů (SNP), tak u haplotypů na úrovni jednotlivých akcí. Vazebná nerovnováha byla stanovena jako čtverec parciální korelace mezi frekvencemi alel dvojic SNP a bylo zjištěno, že klesá již na extrémně krátkých vzdálenostech (< 1 kb). Úroveň inbrídingu, odvozená z diagonálních prvků matice genomických vztahů, se mezi různými skupinami akcesí značně lišila, přičemž nejvyšší inbríding byl zaznamenán u ekotypů z Pyrenejského poloostrova a Velké Británie a nejnižší u místních odrůd. Byla zjištěna značná variabilita v FT, přičemž hodnoty LT50 (teplota, při které uhynou 50 % rostlin) se pohybovaly v rozmezí od -6,0 °C do -11,5 °C. GWAS založené na SNP a haplotypech identifikovaly osm a šest lokusů významně asociovaných s FT (z nichž pouze jeden byl společný), což vysvětluje 30 % a 26 % fenotypové variability. Deset z těchto lokusů bylo nalezeno uvnitř genů nebo v jejich těsné blízkosti (<0,5 kb), které se pravděpodobně podílejí na mechanismech ovlivňujících FT. Patří mezi ně kofeoyl-šikimátová esteráza, transportér inositolu a další geny podílející se na signalizaci, transportu, syntéze ligninu a metabolismu aminokyselin či sacharidů. Tato studie otevírá cestu k lepšímu porozumění genetické regulaci FT a k vývoji molekulárních nástrojů pro zlepšení této vlastnosti u jetele červeného prostřednictvím šlechtění podporovaného genomikou.