Μια μελέτη συσχέτισης σε επίπεδο γονιδιώματος σχετικά με την αντοχή στον παγετό σε γενετικό υλικό κόκκινου τριφυλλιού (Trifolium pratense L.) ευρωπαϊκής προέλευσης

Η βελτίωση της ανθεκτικότητας αποτελεί σημαντικό στόχο της γενετικής βελτίωσης στο κόκκινο τριφύλλι (Trifolium pratense L.). Σε περιοχές με κρύους χειμώνες, η έλλειψη ανθεκτικότητας οφείλεται συχνά στην κακή επιβίωση κατά τη διάρκεια του χειμώνα, της οποίας σημαντικό συστατικό αποτελεί η χαμηλή αντοχή στον παγετό (FT). Διεξήγαμε μια μελέτη γενωμικής συσχέτισης (GWAS) για να προσδιορίσουμε τους γονιδιακούς τόπους που σχετίζονται με την αντοχή στον παγετό σε μια συλλογή 393 δειγμάτων κόκκινου τριφυλλιού, κυρίως ευρωπαϊκής προέλευσης, και πραγματοποιήσαμε αναλύσεις της ανισορροπίας σύνδεσης και της ενδογαμίας. Τα δείγματα γονότυπηθηκαν ως ομάδες ατόμων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο γονότυπησης μέσω αλληλούχισης (pool-GBS), παράγοντας δεδομένα τόσο για τους πολυμορφισμούς ενός νουκλεοτιδίου (SNP) όσο και για τη συχνότητα των αλληλόμορφων των απλοτύπων σε επίπεδο δείγματος. Η ανισορροπία σύνδεσης προσδιορίστηκε ως το τετράγωνο της μερικής συσχέτισης μεταξύ των συχνοτήτων αλληλομόρφων ζευγών SNP και διαπιστώθηκε ότι μειώνεται σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις (< 1 kb). Ο βαθμός ενδογαμίας, ο οποίος συνήχθη από τα διαγώνια στοιχεία ενός πίνακα γονιδιωματικής συγγένειας, παρουσίαζε σημαντικές διακυμάνσεις μεταξύ των διαφόρων ομάδων δειγμάτων, με την υψηλότερη ενδογαμία να παρατηρείται στους οικοτύπους της Ιβηρικής χερσονήσου και της Μεγάλης Βρετανίας, και τη χαμηλότερη στις τοπικές ποικιλίες. Παρατηρήθηκε σημαντική διακύμανση στην αντοχή στο ψύχος (FT), με τιμές LT50 (θερμοκρασία στην οποία το 50% των φυτών πεθαίνει) που κυμαίνονταν από -6,0 °C έως -11,5 °C. Η ανάλυση GWAS με βάση τα SNP και τους απλοτύπους εντόπισε οκτώ και έξι γονιδιακές θέσεις που συσχετίζονταν σημαντικά με τη θερμοαντοχή (από τις οποίες μόνο μία ήταν κοινή), εξηγώντας το 30% και το 26% της φαινοτυπικής διακύμανσης, αντίστοιχα. Δέκα από τους τόπους εντοπίστηκαν εντός ή σε μικρή απόσταση (<0,5 kb) από γονίδια που ενδεχομένως εμπλέκονται σε μηχανισμούς που επηρεάζουν τη θερμοαντοχή. Σε αυτά περιλαμβάνονται μια καφεοϋλ-σικιματική εστεράση, ένας μεταφορέας ινοσιτόλης και άλλα γονίδια που εμπλέκονται στη σηματοδότηση, τη μεταφορά, τη σύνθεση λιγνίνης και το μεταβολισμό αμινοξέων ή υδατανθράκων. Η μελέτη αυτή ανοίγει το δρόμο για την καλύτερη κατανόηση του γενετικού ελέγχου της FT και για την ανάπτυξη μοριακών εργαλείων για τη βελτίωση αυτού του χαρακτηριστικού στο κόκκινο τριφύλλι μέσω της γενετικής βελτίωσης με τη βοήθεια της γονιδιωματικής.