Genome–environment Associations (GEA) or Environmental Genome-Wide Association scans (EnvGWAS) have been poorly applied for studying the genomics of adaptive traits in bread wheat landraces (Triticum aestivum L.). We analyzed 990 landraces and seven climatic variables (mean temperature, maximum temperature, precipitation, precipitation seasonality, heat index of mean temperature, heat index of maximum temperature, and drought index) in GEA using the FarmCPU approach with GAPIT. Historical temperature and precipitation values were obtained as monthly averages from 1970 to 2000. Based on 26,064 high-quality SNP loci, landraces were classified into ten subpopulations exhibiting high genetic differentiation. The GEA identified 59 SNPs and nearly 89 protein-encoding genes involved in the response processes to abiotic stress. Genes related to biosynthesis and signaling are mainly mediated by auxins, abscisic acid (ABA), ethylene (ET), salicylic acid (SA), and jasmonates (JA), which are known to operate together in modulation responses to heat stress and drought in plants. In addition, we identified some proteins associated with the response and tolerance to stress by high temperatures, water deficit, and cell wall functions. The results provide candidate regions for selection aimed to improve drought and heat tolerance in bread wheat and provide insights into the genetic mechanisms involved in adaptation to extreme environments.
El hábito de crecimiento de los trigos harineros (primavera e invierno) está determinado primordialmente por el proceso de vernalización, regulado por los genes Vrn. Algunos estudios sugieren la implicación de otros genes en ladiferenciación de dicha característica. Por ello, se tiene por objetivo la identificación genómica de regiones con una posible relación funcional al hábito de crecimiento. Se realizó un estudio de asociación del genoma completo (GWAS) con dos enfoques de análisis: a) FarmCPU (Unificación de Probabilidad Circulante de Modelo fijo y aleatorio) y b) BLINK (Información Bayesiana y Desequilibrio deligamiento Anidado Iterativamente) implementados en el paquete GAPIT de R. Se utilizaron datos de 25 681 loci de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP’s) de 7 757 colectas de T. aestivum del banco de germoplasma del CIMMYT clasificadas en cuanto a su hábito de crecimiento. Se identificaron 593 marcadores SNP’s con una alta asociación al hábito de crecimiento (p < 0.01). Pero solo 70 marcadoresformaban bloques de asociación (BA) en 11 cromosomas. Como se esperaba, se identificó un BA cercano al gen Vrn1 en el cromosoma 5A. Adicionalmente se identificaron 20 regiones genómicas (BA) con asociación al hábito de crecimiento, en las que se detectó la presencia de proteínas de respuesta al estrés implicadas en procesos de aclimatación y des-aclimatación. Los resultados sugieren la participación de nuevos genes en la determinación del hábito de crecimiento en Triticum aestivum y su potencial predictivo en colectas no clasificadas.
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