ゲノムワイドの関連研究は、アントラクノース抵抗性に関与する白いルパン候補遺伝子を明らかにする

GWASは、白いルピンのアントラクノース疾患に対する耐性を制御する候補遺伝子を特定します。白いルパン（Lupinus albus L.）は、植物ベースのタンパク質の需要の高まりを満たすための有望な穀物マメ科植物です。しかし、その栽培は、真菌病原体Colletotrichum lupiniによって引き起こされるアントラクノース疾患によって深刻な脅威にさらされています。アントラクノース抵抗性の遺伝的構造を分析するために、飼いならされた中心と伝統的な栽培領域から収集された白いルパンの吹き込みでシーケンスによる遺伝子型付けが行われました。GBSは、181のアクセッションで4611高品質の単核多型（SNP）をもたらしました。これは、制御条件下で観察された耐性データと組み合わせて、ゲノムワイド関連研究（GWAS）を実行しました。得られた疾患の表現型は、スイスの野外条件下での3年間の疾患評価全体と高度に相関することが示されました（r> 0.8）。GWASの結果は、植物の免疫に潜在的に関与するリング亜鉛フィンガーE3ユビキチンリガーゼをコードする遺伝子LALB_CHR05_G0216161のアントラクノース耐性に関連する2つの重要なSNPを特定しました。人口分析では、白いルパンにおける現代の繁殖努力のゆっくりとした家畜化の歴史と希少性に対応する、在来種の商業品種の著しく速い連鎖不均衡の崩壊、弱い人口構造、およびグループ化のグループ化が示されました。耐性アッセイで特定された15の非常に耐性のあるアクセッションとともに、私たちの調査結果は、さらなる作物の改善の可能性を示しています。この研究は、白いルパンのアントラクノース耐性メカニズムを理解することを目的としたマーカー支援の選択、ゲノム予測、および研究の基礎を提供し、世界中の繁殖プログラムの改善に貢献しています。

GWAS identifies candidate gene controlling resistance to anthracnose disease in white lupin. White lupin (Lupinus albus L.) is a promising grain legume to meet the growing demand for plant-based protein. Its cultivation, however, is severely threatened by anthracnose disease caused by the fungal pathogen Colletotrichum lupini. To dissect the genetic architecture for anthracnose resistance, genotyping by sequencing was performed on white lupin accessions collected from the center of domestication and traditional cultivation regions. GBS resulted in 4611 high-quality single-nucleotide polymorphisms (SNPs) for 181 accessions, which were combined with resistance data observed under controlled conditions to perform a genome-wide association study (GWAS). Obtained disease phenotypes were shown to highly correlate with overall three-year disease assessments under Swiss field conditions (r > 0.8). GWAS results identified two significant SNPs associated with anthracnose resistance on gene Lalb_Chr05_g0216161 encoding a RING zinc-finger E3 ubiquitin ligase which is potentially involved in plant immunity. Population analysis showed a remarkably fast linkage disequilibrium decay, weak population structure and grouping of commercial varieties with landraces, corresponding to the slow domestication history and scarcity of modern breeding efforts in white lupin. Together with 15 highly resistant accessions identified in the resistance assay, our findings show promise for further crop improvement. This study provides the basis for marker-assisted selection, genomic prediction and studies aimed at understanding anthracnose resistance mechanisms in white lupin and contributes to improving breeding programs worldwide.