Геномика популяций миндаля и неаддитивный GWAS проливают свет на историю распространения и гены признаков ореха и сроков цветения

Современная селекция сосредоточена на генетическом анализе и управлении зародышевой плазмой, но часто игнорирует неаддитивные генетические эффекты, важные для понимания признаков. Миндаль [Prunus dulcis Miller (D.A. Webb)] имеет значительную экономическую и генетическую ценность, но текущие исследования ограничены узким фокусом на аддитивных моделях.

Расширение исследований для включения более широкого спектра зародышевой плазмы и неаддитивных эффектов может раскрыть более глубокие insights в доместикацию и генетическое разнообразие миндаля.

Методы и генетическая структура

Исследование объединило анализ популяционной структуры, аддитивное родство, построение филогенетического дерева и анализ главных компонент (PCA) для изучения 243 образцов миндаля.

• Генетический анализ разделил сорта на пять различных предковых групп, соответствующих общему происхождению.
• Одна группа состояла исключительно из испанских образцов, другие — в основном из сортов Китая, Италии, Франции и США.
• PCA подтвердил разделение групп и центральное положение смешанных образцов.

Эти результаты согласуются с археологическими и историческими данными о четырёх фазах распространения современного миндаля: Азия, Средиземноморье, Калифорния и Южное полушарие.

Геномный анализ и выявление локусов

Геномный анализ выявил различия в частотах аллелей, связанных с доместикацией и давлением отбора, указав на интересные регионы на хромосомах 1, 4 и 5.

• Распад неравновесного сцепления (linkage disequilibrium decay) был относительно коротким, что повышает точность поиска генов-кандидатов.

Было идентифицировано 13 независимых QTL для:

• Веса ореха
• Процент выхода ядра (crack-out percentage)
• Процент двойного ядра (double kernel percentage)
• Сроков цветения (blooming time)

Для этих QTL были преимущественно характерны неаддитивные эффекты.

Гены-кандидаты

В результате анализа генов-кандидатов были предложены:

• Prudul26A013473 — для основного QTL процента выхода ядра.
• Prudul26A012082 и Prudul26A017782 — для QTL процента двойного ядра.
• Prudul26A000954 — для QTL сроков цветения.

Вывод

Исследование сочетает генетический анализ с историческими данными, давая комплексное представление о генетическом разнообразии миндаля и сложной истории его мирового распространения. Выявление QTL и генов-кандидатов даёт ценную информацию для стратегий селекции и сохранения, подчёркивая важность учёта неаддитивных генетических эффектов в программах улучшения сельскохозяйственных культур.