Ανάλυση συσχέτισης σε επίπεδο γονιδιώματος για την αντοχή στην ξηρασία και τα συναφή χαρακτηριστικά της φάβας (Vicia faba L.)

Η φάβα (Vicia faba L.) είναι ένα σημαντικό όσπριο υψηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες, προσαρμοσμένο σε ποικίλες κλιματολογικές συνθήκες, με πολλαπλά οφέλη για τη συνολική βιωσιμότητα των συστημάτων καλλιέργειας. Η ζήτηση για φυτικές πρωτεΐνες αυξάνεται και η φάβα αποτελεί μια καλή επιλογή για την κάλυψη αυτής της ανάγκης. Ωστόσο, η καλλιέργεια αυτή είναι πολύ ευαίσθητη σε αβιοτικές πιέσεις, ειδικά στην ξηρασία, η οποία επηρεάζει σοβαρά την απόδοση και την ανάπτυξη της φάβας σε παγκόσμιο επίπεδο. Ως εκ τούτου, ο εντοπισμός γονιδίων που σχετίζονται με την αντοχή στο στρες της ξηρασίας αποτελεί μείζονα πρόκληση στη βελτίωση της φάβας. Αν και η αντίδραση της φάβας στο στρες της ξηρασίας έχει μελετηθεί εκτενώς, οι μοριακές προσεγγίσεις για τη βελτίωση της αντοχής της στην ξηρασία παραμένουν περιορισμένες. Στην παρούσα μελέτη αξιοποιήσαμε πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα της γονιδιωματικής, όπως η ανάπτυξη του πρώτου πίνακα γονιδιοτύπησης SNP υψηλής πυκνότητας, για να διεξαγάγουμε μια μελέτη συσχέτισης σε επίπεδο γονιδιώματος (GWAS) χρησιμοποιώντας χιλιάδες γενετικούς πολυμορφισμούς σε ολόκληρο το γονιδίωμα της φάβας. Μια παγκόσμια συλλογή 100 δειγμάτων φασολιών καλλιεργήθηκε υπό συνθήκες ελέγχου και ξηρασίας, ενώ αξιολογήθηκαν 10 μορφολογικά, φαινολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά, με σκοπό τον εντοπισμό δεικτών πολυμορφισμού ενός νουκλεοτιδίου (SNP) που σχετίζονται με την αντοχή στην ξηρασία. Εντοπίσαμε 29 δείκτες SNP που συσχετίζονταν σημαντικά με αυτά τα χαρακτηριστικά υπό συνθήκες στρες ξηρασίας. Οι παρακείμενες αλληλουχίες υποβλήθηκαν σε αναζήτηση (BLAST) στα γονιδιώματα αναφοράς Medicago truncatula προκειμένου να σχολιαστούν πιθανά υποψήφια γονίδια που υποκρύπτουν τις αιτιώδεις παραλλαγές. Τρία από τα SNP που αφορούν την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη μετά το στρες αντιστοιχούν σε μη χαρακτηρισμένες πρωτεΐνες, υποδηλώνοντας την παρουσία νέων γονιδίων που σχετίζονται με την αντοχή στην ξηρασία στη φάβα. Η σημασία των επαγωγέων σήματος που ενεργοποιούνται από το στρες παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τους πιθανούς μηχανισμούς που διέπουν την απόκριση της φάβας στο στρες ξηρασίας, θέτοντας έτσι τα θεμέλια για μελλοντική βελτίωση της καλλιέργειας με τη βοήθεια δεικτών.