Een genoomwijde associatiestudie naar vorsttolerantie bij kiemplasma van rode klaver (Trifolium pratense L.) van Europese oorsprong

Het verbeteren van de persistentie is een belangrijk veredelingsdoel bij rode klaver (Trifolium pratense L.). In gebieden met koude winters is een gebrek aan persistentie vaak te wijten aan een slechte overleving in de winter, waarbij een lage vorsttolerantie (FT) een belangrijke factor is. We hebben een genoomwijde associatiestudie (GWAS) uitgevoerd om loci te identificeren die geassocieerd zijn met vorsttolerantie in een verzameling van 393 rode klaveraccessies, voornamelijk van Europese oorsprong, en hebben analyses uitgevoerd van koppelingsonevenwicht en inteelt. De accessies werden als pools van individuen genotypeerd met behulp van genotyping-by-sequencing (pool-GBS), waardoor zowel gegevens over single nucleotide polymorphisms (SNP’s) als over de allelfrequentie van haplotypes op accessieniveau werden gegenereerd. Koppelingsonevenwicht werd bepaald als de kwadratische partiële correlatie tussen de allelfrequenties van paren SNP’s en bleek al op uiterst korte afstanden (< 1 kb) af te nemen. De mate van inteelt, afgeleid uit de diagonale elementen van een genomische verwantschapsmatrix, varieerde aanzienlijk tussen verschillende groepen accessies, waarbij de sterkste inteelt werd aangetroffen bij ecotypes uit Iberië en Groot-Brittannië, en de minste bij landrassen. Er werd aanzienlijke variatie in FT aangetroffen, met LT50-waarden (temperatuur waarbij 50% van de planten afsterft) variërend van -6,0 °C tot -11,5 °C. Op SNP’s en haplotypes gebaseerde GWAS identificeerden acht en zes loci die significant geassocieerd waren met FT (waarvan er slechts één gemeenschappelijk was), die respectievelijk 30% en 26% van de fenotypische variatie verklaarden. Tien van de loci werden aangetroffen binnen of op korte afstand (<0,5 kb) van genen die mogelijk betrokken zijn bij mechanismen die FT beïnvloeden. Hiertoe behoren een caffeoylshikimaatesterase, een inositoltransporter en andere genen die betrokken zijn bij signalering, transport, ligninesynthese en het aminozuur- of koolhydraatmetabolisme. Dit onderzoek effent de weg voor een beter begrip van de genetische regulatie van FT en voor de ontwikkeling van moleculaire hulpmiddelen ter verbetering van deze eigenschap in rode klaver door middel van genomisch ondersteunde veredeling.