A chickpea genetic variation map based on the sequencing of 3,366 genomes - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Nature Année : 2021

A chickpea genetic variation map based on the sequencing of 3,366 genomes

Rajeev Varshney
Manish Roorkiwal
Shuai Sun
Prasad Bajaj
Annapurna Chitikineni
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Mahendar Thudi
Narendra Singh
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Xiao Du
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Hari Upadhyaya
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Yue Wang
Vanika Garg
Guangyi Fan
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Mohammad Yasin
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Sushil Chaturvedi
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Aleena Francis
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Réka Howard
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David Edwards
Eric Lyons
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Eric von Wettberg
Swapan Datta
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Huanming Yang
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Henry Nguyen
Jian Wang
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Kadambot Siddique
Trilochan Mohapatra
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Jeffrey Bennetzen
Xun Xu
Xin Liu

Résumé

Abstract Zero hunger and good health could be realized by 2030 through effective conservation, characterization and utilization of germplasm resources 1 . So far, few chickpea ( Cicer arietinum ) germplasm accessions have been characterized at the genome sequence level 2 . Here we present a detailed map of variation in 3,171 cultivated and 195 wild accessions to provide publicly available resources for chickpea genomics research and breeding. We constructed a chickpea pan-genome to describe genomic diversity across cultivated chickpea and its wild progenitor accessions. A divergence tree using genes present in around 80% of individuals in one species allowed us to estimate the divergence of Cicer over the last 21 million years. Our analysis found chromosomal segments and genes that show signatures of selection during domestication, migration and improvement. The chromosomal locations of deleterious mutations responsible for limited genetic diversity and decreased fitness were identified in elite germplasm. We identified superior haplotypes for improvement-related traits in landraces that can be introgressed into elite breeding lines through haplotype-based breeding, and found targets for purging deleterious alleles through genomics-assisted breeding and/or gene editing. Finally, we propose three crop breeding strategies based on genomic prediction to enhance crop productivity for 16 traits while avoiding the erosion of genetic diversity through optimal contribution selection (OCS)-based pre-breeding. The predicted performance for 100-seed weight, an important yield-related trait, increased by up to 23% and 12% with OCS- and haplotype-based genomic approaches, respectively. CORRECTION AVAILABLE AT : https://doi.org/10.1038/s41586-022-04660-x
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Rajeev Varshney, Manish Roorkiwal, Shuai Sun, Prasad Bajaj, Annapurna Chitikineni, et al.. A chickpea genetic variation map based on the sequencing of 3,366 genomes. Nature, 2021, 599 (7886), pp.622-627. ⟨10.1038/s41586-021-04066-1⟩. ⟨hal-04049188⟩
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