Die Süßkirsche (Prunus avium L.) ist eine der wirtschaftlich bedeutendsten mehrjährigen Obstarten, die in gemäßigten Regionen wachsen. Allerdings ist die Süßkirschenproduktion in Frankreich seit den 1980er Jahren teilweise aufgrund des Klimawandels und des biologischen Drucks durch Krankheitserreger rückläufig.
Mittlerweile ist die traditionelle Züchtung aufgrund der verlängerten Jugendphase und der komplexen polygenen Merkmale ein langwieriger Prozess. Fortschritte in der Genforschung, einschließlich quantitativer Trait-Locus-Kartierung (QTL) und genomweiter Assoziationsstudien (GWAS), haben Marker für Schlüsselmerkmale identifiziert, sind jedoch durch die Notwendigkeit einer umfassenden Genotypisierung begrenzt. Genotyping-by-Sequencing (GBS) erweist sich als vielversprechende Lösung und bietet eine kostengünstige Methode für die SNP-Analyse mit hoher Dichte zur Verbesserung von Zuchtstrategien.
Im September 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Genomweite Assoziationskartierung in einer Keimplasmasammlung von Süßkirschen (Prunus avium L.) enthüllt Kandidatengene für Fruchtqualitätsmerkmale.“
Diese Studie nutzte zunächst eine Keimplasmasammlung von 116 Akzessionen von Süßkirschen, um 23 agronomische Fruchtqualitätsmerkmale über einen Zeitraum von 2–6 Jahren zu untersuchen, und es wurde eine hohe phänotypische Variation der Fruchtqualitätsmerkmale beobachtet. Anschließend wurden die SNPs mit dem Genotyping-by-Sequencing (GBS)-Ansatz analysiert.
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) wurden mit 28.198, 34.864 und 33.760 SNPs in P. avium var. durchgeführt. ‚Regina‘, P. avium var. ‚Satonishiki‘- und Prunus persica ‚PLov22n‘-Genom. Darüber hinaus wurden durch GWAS unter Verwendung von zwei Multilocus-Modellen und drei Referenzgenomen insgesamt 65 einzigartige SNP-Merkmalsassoziationen für acht Merkmale identifiziert. Die Forscher identifizierten außerdem mehrere Kandidatengene, die am Phytohormon-, Kalzium- und Zellwandstoffwechsel beteiligt sind.
Um potenziell kolokalisierende SNP-Merkmals-Assoziationen von Fruchtqualitätsmerkmalen zu identifizieren, fassten die Forscher die Ergebnisse dieser Studie und neun zuvor veröffentlichter Artikel zusammen und 11, 12 Kandidatengene wurden im Zusammenhang mit der Fruchtgröße (Fruchtgewicht, Fruchtbreite und Fruchtdicke) identifiziert. bzw. Merkmale im Zusammenhang mit dem Knacken von Früchten.
Die robuste Methodik der Studie umfasste die Charakterisierung der phänotypischen Variation und zeigte eine signifikante Variabilität zwischen den untersuchten Merkmalen auf, wobei bei vielen eine hohe Erblichkeit im weiteren Sinne auftrat, was auf eine starke genetische Komponente schließen lässt. Die GBS-Sequenzierung führte zu einem umfangreichen Datensatz von SNPs, der nach Qualitäts- und geringfügiger Allelfrequenzfilterung die Identifizierung genetischer Assoziationen über mehrere Merkmale hinweg erleichterte.
Die Analyse der Populationsstruktur ergab unterschiedliche Subpopulationen und trug so zu einem tieferen Verständnis der genetischen Vielfalt innerhalb der Sammlung bei. Die identifizierten SNP-Merkmals-Assoziationen, gestützt durch eine genaue Literaturrecherche zum Vergleich und mögliche Kolokalisationen von Marker-Merkmals-Assoziationen, verbessern unser Verständnis der genetischen Kontrolle der Fruchtqualität in Süßkirschen.
Insgesamt unterstützt dieses Wissen die Entwicklung markergestützter Selektionsstrategien, die darauf abzielen, die Züchtungsbemühungen zu beschleunigen, um sowohl Verbraucherpräferenzen als auch Erzeugerbedürfnissen gerecht zu werden und so der Komplexität der genetischen Architektur von Süßkirschen und ihren Auswirkungen auf die Fruchtqualitätsmerkmale Rechnung zu tragen.
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Armel SL Donkpegan et al.: Genomweite Assoziationskartierung in einer Keimplasmasammlung von Süßkirschen (Prunus avium L.) enthüllt Kandidatengene für Fruchtqualitätsmerkmale. Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad191