Uncovering the genetic basis of photosynthetic trait variation under drought stress is essential for breeding climate-resilient walnut cultivars. To this end, we examined photosynthetic capacity in a diverse panel of 150 walnut families (1500 seedlings) from various agro-climatic zones in their habitats and grown in a common garden experiment. Photosynthetic traits were measured under well-watered (WW), water-stressed (WS) and recovery (WR) conditions. We performed genome-wide association studies (GWAS) using three genomic datasets: genotyping by sequencing data (∼43 K SNPs) on both mother trees (MGBS) and progeny (PGBS) and the Axiom™ Juglans regia 700 K SNP array data (∼295 K SNPs) on mother trees (MArray). We identified 578 unique genomic regions linked with at least one trait in a specific treatment, 874 predicted genes that fell within 20 kb of a significant or suggestive SNP in at least two of the three GWAS datasets (MArray, MGBS, and PGBS), and 67 genes that fell within 20 kb of a significant SNP in all three GWAS datasets. Functional annotation identified several candidate pathways and genes that play crucial roles in photosynthesis, amino acid and carbohydrate metabolism, and signal transduction. Further network analysis identified 15 hub genes under WW, WS and WR conditions including GAPB, PSAN, CRR1, NTRC, DGD1, CYP38, and PETC which are involved in the photosynthetic responses. These findings shed light on possible strategies for improving walnut productivity under drought stress.

中文翻译：

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全基因组关联分析和途径富集提供了对波斯核桃光合响应干旱胁迫的遗传基础的见解

揭示干旱胁迫下光合性状变异的遗传基础对于培育具有气候适应性的核桃品种至关重要。为此，我们检查了来自不同农业气候区的 150 个核桃科（1500 株幼苗）的不同小组的光合能力，这些核桃科来自其栖息地，并在一个普通的花园实验中种植。在水分充足（WW）、水分胁迫（WS）和恢复（WR）条件下测量光合性状。我们使用三个基因组数据集进行了全基因组关联研究 (GWAS)：通过对母树 (MGBS) 和后代 (PGBS) 的测序数据 (~43 K SNP) 和 Axiom™ Juglan regia 700 K SNP 阵列数据 (~母树 (MArray) 上的 295 K SNP)。我们确定了 578 个独特的基因组区域，这些区域与特定治疗中的至少一个性状相关，在三个 GWAS 数据集（MArray、MGBS 和 PGBS）中的至少两个中，有 874 个预测基因位于显着或暗示 SNP 的 20 kb 范围内，而在所有三个 GWAS 数据集中，有 67 个基因落在显着 SNP 的 20 kb 范围内。功能注释确定了几种在光合作用、氨基酸和碳水化合物代谢以及信号转导中起关键作用的候选途径和基因。进一步的网络分析确定了 WW、WS 和 WR 条件下的 15 个中心基因，包括参与光合反应的 GAPB、PSAN、CRR1、NTRC、DGD1、CYP38 和 PETC。这些发现揭示了在干旱胁迫下提高核桃生产力的可能策略。在所有三个 GWAS 数据集中，有 67 个基因位于重要 SNP 的 20 kb 范围内。功能注释确定了几种在光合作用、氨基酸和碳水化合物代谢以及信号转导中起关键作用的候选途径和基因。进一步的网络分析确定了 WW、WS 和 WR 条件下的 15 个中心基因，包括参与光合反应的 GAPB、PSAN、CRR1、NTRC、DGD1、CYP38 和 PETC。这些发现揭示了在干旱胁迫下提高核桃生产力的可能策略。在所有三个 GWAS 数据集中，有 67 个基因位于重要 SNP 的 20 kb 范围内。功能注释确定了几种在光合作用、氨基酸和碳水化合物代谢以及信号转导中起关键作用的候选途径和基因。进一步的网络分析确定了 WW、WS 和 WR 条件下的 15 个中心基因，包括参与光合反应的 GAPB、PSAN、CRR1、NTRC、DGD1、CYP38 和 PETC。这些发现揭示了在干旱胁迫下提高核桃生产力的可能策略。参与光合反应的 PSAN、CRR1、NTRC、DGD1、CYP38 和 PETC。这些发现揭示了在干旱胁迫下提高核桃生产力的可能策略。参与光合反应的 PSAN、CRR1、NTRC、DGD1、CYP38 和 PETC。这些发现揭示了在干旱胁迫下提高核桃生产力的可能策略。