Genomszintű asszociációs elemzés a szárazságtűrés és a kapcsolódó tulajdonságok tekintetében a babnál (Vicia faba L.)

A bab (Vicia faba L.) egy fontos, magas fehérjetartalmú hüvelyes növény, amely sokféle éghajlati viszonyhoz alkalmazkodik, és számos előnnyel jár a termesztési rendszerek általános fenntarthatósága szempontjából. A növényi eredetű fehérje iránti kereslet folyamatosan növekszik, és a bab kiválóan alkalmas ennek a szükségletnek a kielégítésére. A növény azonban nagyon érzékeny az abiotikus stresszre, különösen a szárazságra, amely világszerte súlyosan befolyásolja a bab terméshozamát és fejlődését. Ezért a szárazságstressz-toleranciával kapcsolatos gének azonosítása jelentős kihívást jelent a babnemesítésben. Bár a bab szárazságstresszre adott reakcióját már széles körben tanulmányozták, a növény szárazságtűrő képességének javítására irányuló molekuláris megközelítések még mindig korlátozottak. Jelen tanulmányban a legújabb genomikai eredményekre – például az első nagy sűrűségű SNP-genotipizáló mikrosorozat kifejlesztésére – építve genom-szintű asszociációs vizsgálatot (GWAS) végeztünk, amely során a bab teljes genomján található több ezer genetikai polimorfizmust használtunk fel. Egy világszerte összegyűjtött, 100 darabos babfajta-gyűjteményt termesztettünk kontroll- és szárazsági körülmények között, majd 10 morfológiai, fenológiai és fiziológiai tulajdonságot értékeltünk a szárazságtűréssel összefüggő egynukleotid-polimorfizmus (SNP) markerek azonosítása érdekében. 29 olyan SNP-markert azonosítottunk, amelyek szárazságstressz-körülmények között szignifikáns korrelációt mutattak ezekkel a tulajdonságokkal. A szomszédos szekvenciákat a Medicago truncatula referenciagenomokkal vetettük össze a BLAST segítségével, hogy annotáljuk az ok-okozati variánsok mögött álló potenciális jelölt géneket. A stressz utáni klorofilltartalomra vonatkozó SNP-k közül három olyan, eddig nem jellemzett fehérjékhez tartozik, ami a bab szárazságtűrésével összefüggő új gének jelenlétét jelzi. A stressz által indukálható jelátvivők jelentősége értékes információt nyújt a bab szárazságstresszre adott válaszának lehetséges mechanizmusairól, ezáltal alapot teremtve a növény jövőbeli markerekkel támogatott nemesítéséhez.