Genetic signature of climate adaptation has been widely recognized across the genome of many organisms; however, the eco-physiological basis for linking genomic polymorphisms with local adaptations remains largely unexplored. Using a panel of 218 world-wide Arabidopsis accessions, we characterized the natural variation in root suberization by quantifying 16 suberin monomers. We explored the associations between suberization traits and 126 climate variables. We conducted genome-wide association analysis and integrated previous genotype-environment association (GEA) to identify the genetic bases underlying suberization variation and their involvements in climate adaptation. Root suberin content displays extensive variation across Arabidopsis populations and significantly correlates with local moisture gradients and soil characteristics. Specifically, enhanced suberization is associated with drier environments, higher soil cation-exchange capacity, and lower soil pH; higher proportional levels of very-long-chain suberin is negatively correlated with moisture availability, lower soil gravel content, and higher soil silt fraction. We identified 94 putative causal loci and experimentally proved that GPAT6 is involved in C16 suberin biosynthesis. Highly significant associations between the putative genes and environmental variables were observed. Roots appear highly responsive to environmental heterogeneity via regulation of suberization, especially the suberin composition. The patterns of suberization-environment correlation and the suberin-related GEA fit the expectations of local adaptation for the polygenic suberization trait.

中文翻译：

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根深叶化的自然变异与拟南芥的局部环境有关。

气候适应的遗传特征已在许多生物的基因组中得到广泛认可；然而，将基因组多态性与局部适应联系起来的生态生理学基础在很大程度上仍未得到探索。使用一组 218 个全球拟南芥种质，我们通过量化 16 种木栓质单体来表征根木栓化的自然变异。我们探讨了 suberization 特征与 126 个气候变量之间的关联。我们进行了全基因组关联分析并整合了先前的基因型 - 环境关联（GEA），以确定亚基化变异的遗传基础及其在气候适应中的作用。根木栓质含量在拟南芥种群中表现出广泛的变化，并与当地的水分梯度和土壤特征显着相关。具体来说，增强的 suberization 与更干燥的环境、更高的土壤阳离子交换能力和更低的土壤 pH 值有关；较高比例的超长链木栓质与水分有效性、较低的土壤砾石含量和较高的土壤淤泥含量呈负相关。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。更高的土壤阳离子交换能力和更低的土壤pH值；较高比例的超长链木栓质与水分有效性、较低的土壤砾石含量和较高的土壤淤泥含量呈负相关。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。更高的土壤阳离子交换能力和更低的土壤pH值；较高比例的超长链木栓质与水分有效性、较低的土壤砾石含量和较高的土壤淤泥含量呈负相关。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。较高比例的超长链木栓质与水分有效性、较低的土壤砾石含量和较高的土壤淤泥含量呈负相关。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。较高比例的超长链木栓质与水分有效性、较低的土壤砾石含量和较高的土壤淤泥含量呈负相关。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。我们确定了 94 个推定的因果位点，并通过实验证明 GPAT6 参与了 C16 木栓质的生物合成。观察到推定的基因和环境变量之间的高度显着关联。通过调节木栓化，特别是木栓质成分，根似乎对环境异质性高度敏感。栓塞化-环境相关模式和栓塞蛋白相关的 GEA 符合多基因栓塞化性状的局部适应预期。