Ģenoma mēroga asociācijas analīze attiecībā uz sausuma izturību un ar to saistītajām pazīmēm lielajās pupās (Vicia faba L.)

Lielās pupas (Vicia faba L.) ir svarīgs augsta proteīna satura pākšaugs, kas pielāgots dažādiem klimatiskajiem apstākļiem un sniedz daudzas priekšrocības kultūraugu audzēšanas sistēmu vispārējai ilgtspējībai. Pieprasījums pēc augu izcelsmes proteīna pieaug, un lielās pupas ir labs risinājums šīs vajadzības apmierināšanai. Tomēr šī kultūra ir ļoti jutīga pret abiotisko stresu, jo īpaši pret sausumu, kas visā pasaulē būtiski ietekmē lielās pupas ražu un attīstību. Tāpēc ar sausuma stresa toleranci saistīto gēnu identificēšana ir viens no galvenajiem izaicinājumiem lielās pupas selekcijā. Lai gan lielās pupas reakcija uz sausuma stresu ir plaši pētīta, molekulārās pieejas šīs kultūras sausuma tolerances uzlabošanai joprojām ir ierobežotas. Šajā pētījumā mēs balstījāmies uz jaunākajiem sasniegumiem genomikas jomā, piemēram, pirmā augstas blīvuma SNP genotipizācijas mikromatricas izstrādi, lai veiktu genoma mēroga asociācijas pētījumu (GWAS), izmantojot tūkstošiem ģenētisko polimorfismu visā lielo pupu genomā. Pasaules mēroga 100 lielo pupu paraugu kolekcija tika audzēta kontroles un sausuma apstākļos, un tika novērtētas 10 morfoloģiskas, fenoloģiskas un fizioloģiskas pazīmes, lai identificētu vienu nukleotīda polimorfismu (SNP) marķierus, kas saistīti ar sausuma izturību. Mēs identificējām 29 SNP marķierus, kuriem sausuma stresa apstākļos bija nozīmīga korelācija ar šīm pazīmēm. Lai anotētu potenciālos kandidātgēnus, kas ir cēloņvariantu pamatā, blakus esošās sekvences tika salīdzinātas ar Medicago truncatula references genomiem. Trīs no SNP, kas saistīti ar hlorofila saturu pēc stresa, atbilst neidentificētām olbaltumvielām, kas liecina par jaunu gēnu klātbūtni, kuri saistīti ar sausuma izturību lauka pupās. Stresa inducēto signālu pārveidotāju nozīmīgums sniedz vērtīgu informāciju par iespējamajiem mehānismiem, kas ir pamatā lielajām pupām raksturīgajai reakcijai uz sausuma stresu, tādējādi nodrošinot pamatu turpmākai marķieru palīdzībai selekcijā šajā kultūraugā.