Die moderne Züchtung konzentriert sich auf genetische Analysen und Keimplasma-Management und dominiert die Veränderung von Nutzpflanzengenomen, vernachlässigt jedoch oft nicht-additive genetische Effekte, die für das Verständnis von Merkmalen wesentlich sind. Mandel [Prunus dulcis Miller (D.A. Webb)] hat einen erheblichen wirtschaftlichen und genetischen Forschungswert, aktuelle Studien stoßen jedoch auf Einschränkungen, einschließlich einer engen Fokussierung auf additive Modelle und einer begrenzten Keimplasmavielfalt.
Die Ausweitung der Forschung auf ein breiteres Spektrum von Keimplasmen und nicht-additiven Effekten könnte tiefere Einblicke in die Domestikation und genetische Vielfalt von Mandeln liefern und wichtige Allele und QTLs aufdecken, die über Tausende von Jahren entwickelt wurden.
Gartenbauforschung veröffentlichte Forschungsarbeit mit dem Titel „Die Genomik der Mandelpopulation und nicht-additives GWAS liefern neue Einblicke in die Geschichte der Mandelverbreitung und Kandidatengene für Nussmerkmale und Blütezeit.“
Diese Studie nutzte einen umfassenden Ansatz, der Populationsstrukturanalyse, additive Verwandtschaftsbeziehungen, phylogenetische Baumkonstruktion und Hauptverbindungsanalyse (PCA) kombinierte, um die genetische Struktur sowie additive und nichtadditive Assoziationen zwischen Genotypen und Phänotypen von 243 Mandelakzessionen aufzuklären. Die genetische Strukturanalyse teilte diese Sorten in fünf verschiedene Ahnengruppen ein, die alle aus Sorten mit einem gemeinsamen Ursprung bestanden.
Eine dieser Gruppen bestand ausschließlich aus spanischen Beitritten, während die anderen hauptsächlich aus Sorten aus China, Italien, Frankreich und den Vereinigten Staaten bestanden. PCA unterstrich die Trennung von Ahnengruppen und betonte die zentrale Positionierung gemischter Akzessionen. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit archäologischen und historischen Beweisen, dass die Verbreitung moderner Mandeln in vier Phasen erfolgte: Asien, Mittelmeerraum, Kalifornien und südliche Hemisphäre.
Die Genomanalyse ergab Unterschiede in der Allelhäufigkeit im Zusammenhang mit Domestizierungs- und Selektionsdruck und identifizierte die interessierenden Regionen auf den Chromosomen 1, 4 und 5. Bemerkenswert ist, dass der Abbau des Bindungsungleichgewichts relativ kurz war, was die Präzision bei der Lokalisierung von Kandidatengenen für wichtige Mandelmerkmale unterstreicht.
Die Studie identifizierte 13 unabhängige QTLs für Nussgewicht, Crack-Out-Prozentsatz, Doppelkern-Prozentsatz und Blütezeit, die hauptsächlich nichtadditive Effekte zeigten. Durch Kandidatengenanalyse schlug diese Forschung Prudul26A013473 als Kandidatengen für den Haupt-QTL des Crack-out-Prozentsatzes, Prudul26A012082 und Prudul26A017782 für den QTL des Doppelkern-Prozentsatzes und Prudul26A000954 für den QTL der Blütezeit vor. Dies ist wichtig für das Verständnis der Genotyp-Phänotyp-Interaktionen bei Mandeln und möglicherweise auch anderen Prunus-Arten.
Zusammenfassend kombiniert diese Studie genetische Analysen mit historischen und archäologischen Beweisen, um einen umfassenden Überblick über die genetische Vielfalt von Mandeln zu geben und die komplexe Geschichte ihrer weltweiten Verbreitung aufzudecken. Die Identifizierung von QTLs und Kandidatengenen bietet wertvolle Erkenntnisse für Züchtungs- und Erhaltungsstrategien und unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung nichtadditiver genetischer Effekte in Programmen zur Pflanzenverbesserung.
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Felipe Pérez de los Cobos et al., Genomik der Mandelpopulation und nicht-additives GWAS enthüllen neue Einblicke in die Geschichte der Mandelverbreitung und Kandidatengene für Nussmerkmale und Blütezeit. Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad193