Исследование генетического разнообразия и устойчивости к болезням у культурной земляники

Культурная земляника (F. ×ananassa) лежит в основе многомиллиардной глобальной индустрии. Для решения проблем растущего спроса, изменения климата и нехватки ресурсов необходимы новые генетические ресурсы для улучшения сортов. Однако управление коллекциями клонально размножаемых образцов, таких как земляника, дорого, а ограниченная генотипическая и фенотипическая характеристика затрудняет их эффективное использование.

Коллекция США по землянике поддерживается в Национальном хранилище клональных генетических ресурсов (NCGR) USDA-ARS в Корваллисе, штат Орегон, но её молекулярное разнообразие изучено слабо.

В исследовании, опубликованном в Horticulture Research в мае 2022 года, проведён анализ генетического разнообразия Национальной коллекции культурной земляники США.

Методы и результаты:

• Генотипирование: Для анализа использовались SNP-чипы Axiom IStraw35 и Axiom FanaSNP, что дало 27 968 и 40 424 маркеров соответственно. После контроля качества был создан набор из 4 033 маркеров для дальнейшего анализа.
• Структура популяции: Анализ главных компонент (PCA), K-средних и алгоритм sNMF выявили восемь оптимальных субпопуляций. Разнообразие F. ×ananassa было одинаковым в разных географических регионах. Иерархический кластерный анализ (UPGMA) показал 7–9 основных клад, также коррелирующих с географией.
• Анализ STRUCTURE: Выявил три широкие подгруппы, причём показатели разнообразия (богатство и выравненность) были схожими у разных географических популяций.
• Коллекции ядра: Были созданы две репрезентативные коллекции ядра (CC-I и CC-X) по 100 образцов каждая. Они показали значительное разнообразие, охватывали все основные географические регионы и группы из анализа структуры популяции.
• Подтверждение родословных: Анализ в COLONY подтвердил родственные связи для 241 из 308 образцов, причём 78.0% оказались истиннотипными.
• Гаплотипы устойчивости: Только 3 943 из 4 033 маркеров однозначно картировались на геном сорта "Камароза". Плотности маркеров в некоторых регионах было недостаточно для идентификации гаплотипов, связанных с признаками. Образцы, такие как "Fletcher" и "L'Amour", обладали несколькими гаплотипами устойчивости. Были идентифицированы образцы, содержащие гаплотипы, связанные с устойчивостью: FaRCa1, FaRCg1, FaRMp1 и FaRPc2.

Выводы:

Коллекции генетических ресурсов представляют собой ценный ресурс для селекционеров. Созданные в этом исследовании коллекции ядра станут полезным инструментом для поиска новых генов и валидации ДНК-информации в селекции. Эти результаты обеспечивают более эффективный способ использования коллекции F. ×ananassa.