Genomomfattende associeringsanalyse af tørketolerance og tilknyttede egenskaber hos hestebønne (Vicia faba L.)

Faba-bønnen (Vicia faba L.) er en vigtig proteinrig bælgplante, der er tilpasset forskellige klimatiske forhold og har mange fordele for dyrkningssystemernes overordnede bæredygtighed. Efterspørgslen efter plantebaseret protein er stigende, og faba-bønnen er en god kandidat til at dække dette behov. Afgrøden er imidlertid meget følsom over for abiotisk stress, især tørke, hvilket har alvorlige konsekvenser for udbyttet og udviklingen af faba-bønner på verdensplan. Derfor er identifikationen af gener, der er forbundet med tørkestresstolerance, en stor udfordring inden for avlen af faba-bønner. Selvom faba-bønnens reaktion på tørkestress er blevet undersøgt indgående, er de molekylære tilgange til at forbedre tørketolerancen hos denne afgrøde stadig begrænsede. Her har vi bygget videre på de seneste fremskridt inden for genomforskning, såsom udviklingen af det første SNP-genotypningsarray med høj tæthed, for at gennemføre en genomomfattende associeringsundersøgelse (GWAS) ved hjælp af tusindvis af genetiske polymorfismer i hele faba-bønnens genom. En verdensomspændende samling af 100 faba-bønne-accessioner blev dyrket under kontrol- og tørkeforhold, og 10 morfologiske, fænologiske og fysiologiske træk blev evalueret for at identificere SNP-markører (single nucleotide polymorphism), der er forbundet med tørketolerance. Vi identificerede 29 SNP-markører, der var signifikant korreleret med disse træk under tørkestressforhold. De flankerende sekvenser blev sammenlignet med Medicago truncatula-referencegenomerne for at annotere potentielle kandidatgener, der ligger til grund for de kausale varianter. Tre af SNP’erne for klorofylindhold efter stress svarer til ukarakteriserede proteiner, hvilket indikerer tilstedeværelsen af nye gener forbundet med tørketolerance hos faba-bønnen. Betydningen af stressinducerbare signaltransducere giver værdifuld information om de mulige mekanismer, der ligger til grund for faba-bønnens reaktion på tørkestress, og danner dermed et grundlag for fremtidig markørassisteret avl af afgrøden.