Программное обеспечение Tomato Analyzer выявляет фенотипическое разнообразие перцев чили Нью-Мексико

Нью-Мексико — один из крупнейших производителей перца чили (Capsicum spp.) в США. По данным Национальной службы сельскохозяйственной статистики Министерства сельского хозяйства США, в 2021 году было произведено 51 000 тонн с площади 8500 акров при средней урожайности 6 тонн/акр. Средняя урожайность снизилась на 25% при неизменной площади посевов, что привело к сокращению экономической активности почти на 10% в 2020 году по сравнению с предыдущим годом (с $50,1 млн до $44,9 млн).

Это значительное падение общего производства перца в штате стимулировало ученых к новым усилиям по модернизации, направленным на ускорение генетического прогресса и повышение урожайности в рамках программы селекции и генетики перца чили Университета штата Нью-Мексико (NMSU). Для этого используются инструменты высокопроизводительного фенотипирования, такие как Tomato Analyzer (TA), для оценки различных признаков, связанных с урожайностью и потенциалом урожайности.

Архитектура и морфология плода являются одними из определяющих факторов разнообразия плодов и вносят основной вклад в урожайность. С помощью ПО TA ученые собрали данные о наборе признаков плода, включая периметр, индексы формы, размер и асимметрию, в коллекции разнообразных линий перца чили, выращенных в условиях Нью-Мексико.

Целью исследования была характеристика 105 генотипов разнообразной панели Capsicum (сорта, селекционные линии, местные популяции и дикие виды), принадлежащих к 12 различным типам стручков (плодов), по 32 морфометрическим дескрипторам TA.

Иерархический кластерный анализ сгруппировал генотипы в восемь кластеров на основе дескрипторов TA. Наиболее дискриминационными дескрипторами, вносящими максимальный вклад в общую форму плода, стали базовые измерения: периметр, площадь, ширина на средней высоте, максимальная ширина, высота при средней ширине, максимальная высота и изогнутая высота.

Исследование продемонстрировало полезность морфометрических дескрипторов TA, которые сложно измерить с помощью обычного фенотипирования. На основе кластерного анализа были рекомендованы несколько сортов с желаемой формой и морфологией плода в качестве родительских линий для гибридизации с целью повышения урожайности в селекционных программах.

Результаты использования TA для измерения признаков плода станут основой для полногеномного ассоциативного исследования (GWAS) и геномной селекции на признаки урожайности у перца чили Нью-Мексико.

Полные результаты исследования доступны на сайте электронного журнала ASHS HortScience.