Генотипирование ресурсов зародышевой плазмы какао (Theobroma cacao L.) с помощью SNP-маркеров, сцепленных с агрономическими признаками, выявляет признаки отбора
Genotyping of cacao (Theobroma cacao L.) germplasm resources with SNP markers linked to agronomic traits reveals signs of selection
Helmuth E. Nieves‐Orduña, Markus Müller, Konstantin V. Krutovsky, Oliver Gailing
Аннотация (перевод)
Аннотация Амазонское дерево какао, или шоколадное дерево (Theobroma cacao L.), культивируется для получения семян — ценного сырья для шоколадной промышленности. Однако урожайности какао препятствуют болезни и низкая продуктивность. Маркеры однонуклеотидного полиморфизма (SNP) какао, ассоциированные с селекционными и адаптивными признаками, служат генетическим инструментом для повышения эффективности отбора и сокращения селекционных циклов. В данной работе мы протипировали 40 опубликованных SNP, ассоциированных с устойчивостью к болезням, и 11 SNP, ассоциированных с признаками урожайности, у 346 образцов с использованием системы MassARRAY®. Эти 51 SNP были выявлены в различных селекционных экспериментах в Коста-Рике, Бразилии и Тринидаде и Тобаго. Были идентифицированы четыре генетических кластера, два из которых наблюдались в высокой доле у культивируемого какао, характеризующегося высокой пропорцией примесных особей, отражающих гибриды искусственного происхождения. Один кластер, чрезмерно представленный у культивируемого какао, связан со стремлением сохранить превосходный вкус культивируемого какао происхождения Criollo. Также наблюдалась интрогрессия дикого материала, собранного в Перу, связанная с устойчивостью к болезни «ведьмины метлы» (WBD). У культивируемого какао наблюдались недостаточно используемые генетические ресурсы, такие как гайанское какао, тогда как предшествующая агрономическая оценка продемонстрировала его высокий потенциал урожайности. Признаки урожайности и устойчивости к болезням (главным образом устойчивость к WBD) демонстрируют дивергенцию между диким и культивируемым какао (FST > 0.05), что, вероятно, отражает отбор в процессе доместикации, культивирования и селекции. Одиннадцать SNP продемонстрировали дивергенцию между диким и культивируемым какао и могут использоваться для формирования селекционных популяций. Новые сборы дикого какао с последующими агрономическими оценками могут расширить генетическую базу культивируемого какао, особенно по таким признакам, как устойчивость к монилиозу плодов (FPR).
Оригинальная аннотация
Abstract The Amazonian cacao tree or the chocolate tree (Theobroma cacao L.) is cultivated to produce seeds, the valuable raw material for the chocolate industry. However, cacao yield is hampered by diseases and low productivity. Cacao single nucleotide polymorphism (SNP) markers associated with breeding and adaptive traits provide a genetic tool for improving selection and reducing breeding cycles. Here, we genotyped 40 published SNPs associated with disease resistance and 11 SNPs with yield traits in 346 accessions using the MassARRAY® system. These 51 SNPs were identified in different breeding experiments in Costa Rica, Brazil, and Trinidad and Tobago. Four genetic clusters were identified, and two of them were observed in high proportion in managed cacao, characterized by a high proportion of admixed individuals reflecting the man-made hybrids. One cluster overrepresented in managed cacao is associated with the preference to keep superior flavor in cultivated cacao from Criollo ancestry. Introgression of wild material collected in Peru associated with disease resistance to witches’ broom disease (WBD) was also observed. Underutilized genetic resources were observed in managed cacao such as the Guiana cacao, while previous agronomic evaluation has demonstrated its good yield potential. Yield and disease resistance traits (mainly resistance to WBD) show divergence between wild and managed cacao (FST > 0.05) probably reflecting selection during domestication, cultivation, and breeding efforts. Eleven SNPs showed a divergence between wild and managed cacao and can be used to build breeding populations. New collections of wild cacao followed by agronomic evaluations can broaden the genetic base of cultivated cacao, especially for such traits as disease resistance to frosty pod rot (FPR).
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/1a539bfa-f0f8-46f4-b6b0-1a9a178ff0e5
DOI: 10.1007/s11295-024-01646-w
OpenAlex: W4395074281