אפיון גנומי של עמידות חמנית (Helianthus annuus) לעלקת החמנית (Orobanche cumana)

המרוץ הבלתי-פוסק בין גידולים חקלאיים לפתוגנים מציב איום למגדלים ומטפחים רבים ומחייב חיפוש מתמשך אחר שונויות גנטיות המעניקות עמידויות לגידולים. מבין כלל הפתוגנים, צמחים טפילים הנחשבים עשבים קשי הדברה בחקלאות, מהווים אתגר מיוחד בשל הדמיון הביולוגי לפונדקאי. לכן, ניהול ממשק הדברה יעיל וידידותי לסביבה ניתן להשיג בעיקר באמצעות טיפוח גנטי לעמידות. עלקת החמנית היא צמח טפיל שורש הנחשב לאחד הגורמים הפוגעים והמגבילים ביותר בגידול חמנית בישראל וברחבי העולם. לאורך השנים פותחו זני חמניות עמידים לעלקת החמנית, אך היכולת המרשימה של העלקת להתפתח ולהתגבר על מנגנוני העמידות הקיימים הובילה ליצירת גזעים חדשים ואלימים ולשבירת העמידות. פיתוח זנים בעלי עמידות מלאה וארוכת טווח יתאפשר על-ידי טיפוח פוליגני לעמידות (החדרת מספר מנגנוני עמידות לאותו הזן). יחד עם זאת, מעט ידוע על המנגנונים הגנטיים המקנים עמידות לעלקת בחמנית. לפיכך מטרת המחקר המרכזית היתה איתור ומיפוי גנים המעורבים בעמידות לעלקת החמנית. לשם כך נעשה מיפוי אסוציאטיבי (GWAS) של אוסף קוי חמניות עולמי (המורכב מ 289 קוי חמניות ומכיל כ 90% מהשונות האללית בחמניות) לעמידות לשני גזעים של עלקת החמנית. לצורך אפיון וכימות תגובת הצמחים באוסף פיתחנו מערכת סריקה מבוססת עיבוד תמונה לקבלת מידע פנוטיפי בתפוקה גבוהה המאפשר מיפוי ברזולוציה גבוהה. המידע שהתקבל מהמערכת שומש לשם המיפוי הגנטי שנעשה בשתי גישות: למיפוי מבוסס SNP ומיפוי מבוסס k-mer. תוצאות המיפוי הראו מתאמים מובהקים בין אזורים גנומיים לעמידות בכרומוזום 7, אשר תומכים בממצאים ממחקרים קודמים, וכן בכרומוזומים נוספים, ומספקים גנים חדשים מועמדים לעמידות. מיפוי בשתי גישות משלימות, איפשר מחד, זיהוי אזורים גנומים שלא היו ידועים עד כה ומאידך, צמצום ההטיה כלפי גנום ייחוס יחיד ואיתור אזורים גנומיים שהוחדרו בתליכי טיפוח מקרובי הבר, בינהם חמנית החופים (Helianthus debilis) וחמנית מצויה (Helianthus annuus)