Uno studio di associazione genomica sulla tolleranza al gelo nel germoplasma del trifoglio rosso (Trifolium pratense L.) di origine europea

Il miglioramento della persistenza è un importante obiettivo di selezione nel trifoglio rosso (Trifolium pratense L.). Nelle zone con inverni rigidi, la scarsa persistenza è spesso dovuta a una scarsa sopravvivenza invernale, di cui la bassa tolleranza al gelo (FT) è una componente importante. Abbiamo condotto uno studio di associazione genomica (GWAS) per identificare i loci associati alla tolleranza al gelo in una collezione di 393 accessioni di trifoglio rosso, per lo più di origine europea, ed effettuato analisi del disequilibrio di linkage e dell’inbreeding. Gli accessi sono stati genotipizzati come pool di individui utilizzando la genotipizzazione mediante sequenziamento (pool-GBS), generando sia dati relativi ai polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) sia dati sulla frequenza allelica degli aplotipi a livello di accesso. Il disequilibrio di linkage è stato determinato come correlazione parziale al quadrato tra le frequenze alleliche di coppie di SNP e si è riscontrato che decade a distanze estremamente brevi (< 1 kb). Il livello di consanguineità, dedotto dagli elementi diagonali di una matrice di relazione genomica, variava notevolmente tra i diversi gruppi di accessioni; la consanguineità più elevata è stata riscontrata tra gli ecotipi provenienti dalla penisola iberica e dalla Gran Bretagna, mentre quella più bassa tra le varietà autoctone. È stata riscontrata una notevole variazione nella FT, con valori di LT50 (temperatura alla quale il 50% delle piante muore) compresi tra -6,0 °C e -11,5 °C. Le analisi GWAS basate su SNP e aplotipi hanno identificato otto e sei loci significativamente associati alla FT (di cui solo uno in comune), che spiegano rispettivamente il 30% e il 26% della variazione fenotipica. Dieci dei loci sono stati individuati all’interno o a breve distanza (<0,5 kb) da geni potenzialmente coinvolti nei meccanismi che influenzano la FT. Tra questi figurano una caffeoil-shikimato esterasi, un trasportatore di inositolo e altri geni coinvolti nella segnalazione, nel trasporto, nella sintesi della lignina e nel metabolismo degli aminoacidi o dei carboidrati. Questo studio apre la strada a una migliore comprensione del controllo genetico della FT e allo sviluppo di strumenti molecolari per il miglioramento di questo carattere nel trifoglio rosso attraverso la selezione assistita dalla genomica.