Улучшение селекции черешни: данные генотипирования секвенированием и полногеномного поиска ассоциаций

Черешня (Prunus avium L.) — одна из самых экономически важных многолетних плодовых культур умеренных регионов. Однако отчасти из-за изменения климата и биологических угроз со стороны патогенов производство черешни во Франции сокращается с 1980-х годов.

Традиционная селекция — длительный процесс из-за продолжительной ювенильной фазы и сложных полигенных признаков. Достижения в генетических исследованиях, включая картирование локусов количественных признаков (QTL) и полногеномный поиск ассоциаций (GWAS), позволили выявить маркеры ключевых признаков, но ограничены необходимостью масштабного генотипирования. Генотипирование секвенированием (GBS) предлагается как перспективное решение, обеспечивая экономичный метод для анализа высокоплотного массива SNP с целью улучшения стратегий селекции.

В сентябре 2023 года журнал Horticulture Research опубликовал исследование "Genome-wide association mapping in a sweet cherry germplasm collection (Prunus avium L.) reveals candidate genes for fruit quality traits."

Методы и результаты исследования:

1. Фенотипирование: Использована коллекция из 116 образцов черешни для изучения 23 агрономических признаков качества плодов в течение 2–6 лет. Наблюдалась высокая фенотипическая изменчивость по этим признакам.
2. Генотипирование: SNP анализировались с помощью подхода GBS.
3. GWAS-анализ: Проведён с использованием 28 198, 34 864 и 33 760 SNP в геномах P. avium var. 'Regina', P. avium var. 'Satonishiki' и Prunus persica 'PLov22n' соответственно.
4. Выявленные ассоциации: С применением двух мультилокусных моделей и трёх референсных геномов идентифицировано 65 уникальных SNP-признак ассоциаций для восьми признаков. Также определены несколько кандидатных генов, вовлечённых в метаболизм фитогормонов, кальция и клеточной стенки.
5. Сравнение с литературой: Для выявления потенциально совпадающих SNP-признак ассоциаций качества плодов результаты исследования сопоставлены с данными девяти ранее опубликованных работ. Выявлено 11 и 12 кандидатных генов, связанных с размером плода (вес, ширина, толщина) и признаками растрескивания плодов соответственно.

Значение исследования:

Методология исследования, включавшая анализ фенотипической изменчивости и популяционной структуры, выявила сильный генетический компонент для многих признаков и углубила понимание генетического разнообразия в коллекции.

Идентифицированные SNP-признак ассоциации, подкреплённые сравнением с литературными данными, расширяют понимание генетического контроля качества плодов черешни. Эти знания закладывают основу для разработки стратегий маркер-опосредованной селекции (MAS), направленных на ускорение селекционных программ для удовлетворения запросов как потребителей, так и производителей.