Genome-wide association discovery of genomic regions for prickles-related traits using an eggplant MAGIC population

Abstract

[ES] Las espinas son un mecanismo de defensa común en las plantas de berenjena, sin embargo su mecanismo ha sido poco estudiado. Para este trabajo, se ha realizado un estudio de asociación del genoma completo (GWAS) para identificar regiones genómicas y genes candidatos asociados a la presencia de espinas en la berenjena cómun (Solanum melongena). Para conseguir alto niveles de asociación, se utilizó una población multiparental (MAGIC) de 312 líneas S5 que fueron generadas a partir de cruces entre un parental salvaje (S. incanum) y siete variedades de berenjena común. Estas líneas S5 se evaluaron siguiendo un diseño de bloques completos al azar y tres bloques en dos localizaciones diferentes; en campo abierto en Alcàsser y bajo invernadero de plástico en Almería. Las líneas S5 se fenotiparon para la presencia de espinas en hoja, tallo y cálix. Además, se realizó un genotipado de alto rendimiento mediante secuenciación del genóma completo a baja cobertura, identificando más de 500 mil polimorfismos de un único nucleótido (SNPs) de alta confianza que facilita el análisis de la estructura de la población, la evaluación de la heterocigosidad y la inferencia de los bloques haplotipos. Combinando ambos datos genotípicos y fenotípicos de la población S5 MAGIC, el análisis de GWAS nos permitió identificar una región genómica asociada a la presencia de espinas en el cromosoma 6. Los resultados de este estudio tiene importantes implicaciones prácticas para los programas de mejora que quieran desarrollar variedades de berenjena sin espinas. Al arrojar luz sobre el control genético detrás de la presencia de espinas, este estudio ofrece una herramienta muy poderosa para los mejoradores al poder evaluar plántulas de berenjena en una etapa muy temprana permitiendo ahorrar muchos recursos

[EN] Prickles are a common defence mechanism in eggplant, nevertheless, their mechanism has been poorly studied. To identify genomic regions and candidate genes associated with prickles occurrence in eggplant, a genome-wide association study (GWAS) was performed. To achieve high levels of association, a multi-parent advanced generation inter-cross (MAGIC) eggplant population was used. This population consisted of 312 S5 lines which were generated by crossing a wild relative (Solanum incanum) with seven other commonly cultivated eggplant varieties (S. melongena). These S5 lines were evaluated following a randomized complete block design with three blocks in two different locations: in an open field in Alcàsser and in a typical plastic greenhouse of Almería. The S5 lines were phenotyped for prickle presence in leaf, calyx and stem, as well as were high-throughput genotyped following a skim whole genome resequencing approach, yielding over 500 thousand highly confident single nucleotide polymorphisms (SNPs) that facilitate de assessment of the population s structure, evaluation of heterozygosity and the inference of haplotype blocks. Combining both genotypic and phenotypic data from the S5 MAGIC population, the GWAS analysis allowed the identification of genomic regions associated with prickle occurrence. A main region was found in chromosome 6. The results of this study will have practical implications for breeding programs that pursue the development of eggplant varieties without prickles. By shining light on the underlying genetic basis of prickles presence, this study provides a powerful tool for breeders to screen eggplant plantlets for prickles presence at a very early stage, saving important resources