Genome-wide association studies in diverse gene pools of barley

Abstract

In dieser Studie wurden genomweite Assoziationsstudien (GWAS) in diversen Gerstengenpools, bestehend aus Kultivaren, Landrassen und Wildgersten, durchgeführt. Phänotypische Daten wurden in Feldversuchen an vier Standorten mit je zwei Wiederholungen in zwei aufeinanderfolgenden Jahren erhoben. Zuerst wurden GWAS mit 1536 SNP-Markern berechnet, es ergaben sich dabei signifikante Marker-Merkmals-Assoziationen. Später wurden mit 7842 SNPs signifikante Assoziationen für agronomische Merkmale, Kornmerkmale und für Mehltauresistenz erhalten. In jedem Genpool zeigten sich populationsspezifische Assoziationen. Es wurden aber auch gemeinsame Loci für dasselbe Merkmal in allen Populationen detektiert. ‘Ascertainment bias’ der SNPs war ein großes Problem für den Vergleich der Assoziationen zwischen den Populationen. In vielen Fällen konnten Kandidatengene für die erhaltenen Assoziationen über vergleichende Syntänieinformationen sequenzierter Grasgenome wie Reis und Brachypodium identifiziert werden.

Genome-wide association scan (GWAS) was carried out in this study on diverse barley gene pools comprising of cultivars, landraces and wild barleys. Phenotypic data was generated in multi-environmental field trials that were conducted at four locations with two replications - in two consecutive years. Initially, GWAS were performed using 1536 SNP markers that yielded significant marker-trait associations. In a second step the extended set of 7842 SNPs was applied for association scans. Significant associations were found for the agronomic, seed quality and powdery mildew traits. Population specific significant associations were observed in each gene pool. However, at some genomic regions for the same trait co-localization of the associations were observed across the gene pools. Ascertainment bias of the SNP markers was the major problem when comparing associations across the gene pools. In several cases, candidate genes underlying the association can be identified using comparative syntenic information from sequenced grass genomes like rice and Brachypodium.