Badanie asocjacyjne obejmujące cały genom dotyczące odporności na mróz u materiału genetycznego koniczyny czerwonej (Trifolium pratense L.) pochodzenia europejskiego

Poprawa trwałości jest ważnym celem hodowlanym w przypadku koniczyny czerwonej (Trifolium pratense L.). Na obszarach o mroźnych zimach brak trwałości wynika często ze słabej przeżywalności zimowej, której istotnym elementem jest niska tolerancja na mróz (FT). Przeprowadziliśmy badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) w celu zidentyfikowania loci związanych z tolerancją na mróz w zbiorze 393 akcesji koniczyny czerwonej, głównie pochodzenia europejskiego, oraz przeprowadziliśmy analizy nierównowagi sprzężeń genetycznych i chowu wsobnego. Próbki genotypowano jako pule osobników przy użyciu metody genotypowania poprzez sekwencjonowanie (pool-GBS), uzyskując dane dotyczące zarówno polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP), jak i częstotliwości alleli haplotypów na poziomie poszczególnych próbek. Nierównowagę sprzężeń genetycznych określono jako kwadrat korelacji częściowej między częstotliwościami alleli par SNP i stwierdzono, że zanika ona na niezwykle krótkich odległościach (< 1 kb). Poziom chowu wsobnego, wywnioskowany na podstawie elementów diagonalnych macierzy pokrewieństwa genomowego, różnił się znacznie między poszczególnymi grupami akcesji, przy czym najsilniejszy chów wsobny stwierdzono wśród ekotypów z Półwyspu Iberyjskiego i Wielkiej Brytanii, a najsłabszy – wśród odmian lokalnych. Stwierdzono znaczne zróżnicowanie w zakresie FT, przy czym wartości LT50 (temperatura, w której ginie 50% roślin) wahały się od -6,0°C do -11,5°C. W analizie GWAS opartej na SNP i haplotypach zidentyfikowano odpowiednio osiem i sześć loci istotnie powiązanych z FT (z których tylko jedno było wspólne), wyjaśniających odpowiednio 30% i 26% zmienności fenotypowej. Dziesięć z tych loci zlokalizowano w obrębie genów lub w niewielkiej odległości (<0,5 kb) od genów potencjalnie zaangażowanych w mechanizmy wpływające na FT. Należą do nich esteraza kofeoilowo-szikimatowa, transporter inozytolu oraz inne geny związane z sygnalizacją, transportem, syntezą ligniny oraz metabolizmem aminokwasów i węglowodanów. Badanie to toruje drogę do lepszego zrozumienia genetycznej kontroli FT oraz do opracowania narzędzi molekularnych służących poprawie tej cechy u koniczyny czerwonej poprzez hodowlę wspomaganą genomiką.