Genome-wide association studies in a wild barley nested association mapping (NAM) population to reveal the genetic architecture of plant development and quality traits

Abstract

Die größte Herausforderung in der Pflanzenzucht ist es, den durch jahrtausendelange Selektion verarmten Genpool wieder mit genetischer Diversität anzureichern, um phänotypische Variation zu erzeugen. Diese Variation ist Voraussetzung für die erfolgreiche Selektion an die sich rasch ändernde Umweltbedingungen. In der vorliegenden Arbeit wurden agronomisch Merkmale der Pflanzenentwicklung, Ertragskomponenten sowie Korninhaltsstoffe an der Wildgersten- nested association mapping Population HEB-25 untersucht. Die Kartierungspopulation setzt sich aus 1420 Linien zusammen, wobei jede Line aus der Kreuzung der Gestensorte Barke und einer von 25 hochdiversen Wildgerstenakzessionen hervorgeht. Die Analysen ergaben die Detektion von vorteilhaften exotischen Allelen agronomischer Merkmale, welche dazu genutzt werden könnten, die genetische Diversität der modernen Gerstenzüchtung zu erhöhen. Darüber hinaus fungiert die HEB-25 als Ressource, die die Entdeckung und Beschreibung von Genen ermöglicht.

A major goal in plant breeding is to enrich the gene pool, which has been reduced by thousands of years of selection, with genetic diversity in order to generate phenotypic variation. This variation is a requirement for successful selection to rapidly changing environmental conditions. In the present study, agronomic traits of plant development, yield components as well as grain contents were investigated in the wild barley nested association mapping population HEB-25. The mapping population is based on 1420 lines, where each line is the result of a cross between the Barke cultivar and one of 25 highly diverse wild barley accessions. The analyses resulted in the detection of advantageous exotic alleles of agronomic traits, which could be used to increase the genetic diversity of modern barley breeding. In addition, HEB-25 can also act as a valuable source for the discovery and characterization of genes that underlie traits of agronomic interests.