Τα δεδομένα γονότυπου σε επίπεδο γονιδιώματος ανανεώνουν τις γνώσεις σχετικά με τη γενετική ποικιλομορφία μιας παγκόσμιας συλλογής αλφάλφας και παρέχουν πληροφορίες για τον γενετικό έλεγχο των φαινολογικών χαρακτηριστικών

Η εξάρτηση της Κίνας και της Ευρώπης από τις εισαγόμενες πρωτεΐνες αποτελεί απειλή για την επισιτιστική αυτάρκεια αυτών των περιοχών. Το πρόβλημα αυτό θα μπορούσε να επιλυθεί με την καλλιέργεια περισσότερων οσπρίων, συμπεριλαμβανομένης της αλφάλφας, η οποία είναι η καλλιέργεια με την υψηλότερη πρωτεϊνική απόδοση σε εύκρατο κλίμα. Για τη δημιουργία παραγωγικών και υψηλής αξίας ποικιλιών, η αξιοποίηση της μεγάλης γενετικής ποικιλομορφίας σε συνδυασμό με τη γονιδιωματική αξιολόγηση θα μπορούσε να βελτιώσει τα τρέχοντα προγράμματα βελτίωσης. Για τη μελέτη της ποικιλομορφίας της αλφάλφας, χρησιμοποιήσαμε ένα σύνολο 395 δειγμάτων αλφάλφας (δηλ. πληθυσμών), κυρίως από την Ευρώπη, τη Βόρεια και Νότια Αμερική και την Κίνα, με φθινοπωρινή νάρκη που κυμαίνεται από 3 έως 7 σε κλίμακα 11. Πέντε φυτοβελτιωτές παρείχαν υλικό (617 δείγματα) που συγκρίθηκαν με τα 400 δείγματα. Όλα τα δείγματα υποβλήθηκαν σε γονότυπηση με τη μέθοδο Genotyping-by-Sequencing (GBS) για τον προσδιορισμό της συχνότητας των αλληλομόρφων SNP. Αυτά τα γονιδιωματικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την περιγραφή της γενετικής ποικιλομορφίας και τον προσδιορισμό γενετικών ομάδων. Τα δείγματα υποβλήθηκαν σε φαινοτυπική ανάλυση για φαινολογικά χαρακτηριστικά (φθινοπωρινή νάρκη και ημερομηνία άνθησης) σε δύο τοποθεσίες (Lusignan στη Γαλλία, Novi Sad στη Σερβία) από το 2018 έως το 2021. Τα QTL εντοπίστηκαν με τη χρήση ενός μικτού μοντέλου πολλαπλών θέσεων (mlmm). Στη συνέχεια, αξιολογήθηκε η ποιότητα της γονιδιωματικής πρόβλεψης για κάθε χαρακτηριστικό. Χρησιμοποιήθηκε διασταυρωτική επικύρωση για την αξιολόγηση της ποιότητας της πρόβλεψης, δοκιμάζοντας τις μεθόδους GBLUP, Bayesian Ridge Regression (BRR) και Bayesian Lasso. Διαπιστώθηκε μια γενετική δομή με επτά ομάδες. Οι περισσότερες από αυτές τις ομάδες σχετίζονταν με τη γεωγραφική προέλευση των δειγμάτων και έδειξαν ότι το ευρωπαϊκό και το αμερικανικό υλικό διαφέρουν γενετικά από το κινεζικό. Εντοπίστηκαν αρκετά QTL που σχετίζονται με τη φθινοπωρινή νάρκη και τα περισσότερα από αυτά συνδέονταν με γονίδια. Στη μελέτη μας, οι μέθοδοι απειροελάχιστων παρουσίασαν υψηλότερη ποιότητα πρόβλεψης σε σχέση με τη μέθοδο Bayesian Lasso, ενώ η γονιδιωματική πρόβλεψη πέτυχε υψηλές (>0,75) ικανότητες πρόβλεψης σε ορισμένες περιπτώσεις. Τα αποτελέσματά μας είναι ενθαρρυντικά για τη βελτίωση της αλφάλφας, καθώς καταδεικνύουν ότι είναι δυνατό να επιτευχθεί υψηλή ποιότητα γονιδιωματικής πρόβλεψης.