En genomomfattande associationsstudie av köldtålighet hos rödklöver (Trifolium pratense L.) med europeiskt ursprung

Att förbättra uthålligheten är ett viktigt avelsmål för rödklöver (Trifolium pratense L.). I områden med kalla vintrar beror bristande uthållighet ofta på dålig övervintring, där låg frosttålighet (FT) är en viktig faktor. Vi genomförde en genomomfattande associationsstudie (GWAS) för att identifiera loci associerade med frystolerans i en samling av 393 rödklöveraccessioner, främst av europeiskt ursprung, och utförde analyser av kopplingsobalans och inavel. Accessionerna genotypades som pooler av individer med hjälp av genotypning genom sekvensering (pool-GBS), vilket genererade data om både enkelnukleotidpolymorfismer (SNP) och haplotyp-allelfrekvens på accessionsnivå. Kopplingsobalansen bestämdes som en kvadrerad partiell korrelation mellan allelfrekvenserna hos par av SNP:er och visade sig avta redan vid extremt korta avstånd (< 1 kb). Inavelsgraden, som härleddes från de diagonala elementen i en genomisk släktskapsmatris, varierade avsevärt mellan olika grupper av accessioner, där den starkaste inaveln konstaterades bland ekotyper från Iberiska halvön och Storbritannien, och den lägsta bland landsorter. Betydande variation i FT konstaterades, med LT50-värden (temperatur vid vilken 50 % av växterna dör) som sträckte sig från -6,0 °C till -11,5 °C. Genomiska helgenomstudier (GWAS) baserade på SNP och haplotyper identifierade åtta respektive sex loci som var signifikant associerade med fryspunkt (varav endast ett var gemensamt), vilket förklarade 30 % respektive 26 % av den fenotypiska variationen. Tio av lokuserna befann sig inom eller på kort avstånd (<0,5 kb) från gener som möjligen är involverade i mekanismer som påverkar FT. Dessa inkluderar ett kaffeoylshikimatesteras, en inositoltransportör samt andra gener som är involverade i signalering, transport, ligninsyntes och aminosyra- eller kolhydratmetabolism. Denna studie banar väg för en bättre förståelse av den genetiska styrningen av FT och för utvecklingen av molekylära verktyg för förbättring av denna egenskap hos rödklöver genom genomikstött förädling.