Genomomfattande associationsanalys av torktolerans och relaterade egenskaper hos åkerbönan (Vicia faba L.)

Faba-bönan (Vicia faba L.) är en viktig proteinrik baljväxt som är anpassad till olika klimatförhållanden och som medför flera fördelar för odlingssystemens övergripande hållbarhet. Efterfrågan på växtbaserat protein ökar, och faba-bönan är en bra kandidat för att tillgodose detta behov. Grödan är dock mycket känslig för abiotisk stress, särskilt torka, vilket allvarligt påverkar avkastningen och utvecklingen av åkerbönan världen över. Därför är identifieringen av gener som är förknippade med tolerans mot torka en stor utmaning inom förädlingen av åkerbönan. Även om åkerbönans reaktion på torka har studerats ingående är de molekylära metoderna för att förbättra torkatoleransen hos denna gröda fortfarande begränsade. Här har vi utgått från de senaste framstegen inom genomforskningen, såsom utvecklingen av den första SNP-genotypningsmatrisen med hög densitet, för att genomföra en genomomfattande associationsstudie (GWAS) med hjälp av tusentals genetiska polymorfismer över hela faba-bönans genom. En världsomspännande samling av 100 faba-bönsorter odlades under kontroll- och torkaförhållanden, och 10 morfologiska, fenologiska och fysiologiska egenskaper utvärderades för att identifiera SNP-markörer (enkelnukleotidpolymorfismer) associerade med torktolerans. Vi identifierade 29 SNP-markörer som var signifikant korrelerade med dessa egenskaper under torkaförhållanden. De flankerande sekvenserna jämfördes med referensgenomerna för Medicago truncatula för att annotera potentiella kandidatgener som ligger till grund för de kausala varianterna. Tre av SNP:erna för klorofyllhalten efter stressen motsvarar okarakteriserade proteiner, vilket indikerar förekomsten av nya gener associerade med torktolerans hos åkerbönan. Betydelsen av stressinducerbara signaltransduktorer ger värdefull information om de möjliga mekanismerna som ligger till grund för åkerbönans respons på torka, vilket därmed lägger grunden för framtida markörassisterad förädling av grödan.