Combining farmers' traditional knowledge and molecular data to accelerate genetic gain in Ethiopian barley breeding

Barley is a globally important crop, widely used in both food and feed production. Due to its adaptability, it serves as a staple food in regions with harsh climatic conditions. However, improved varieties are often not adopted by smallholder farmers, as they are typically developed for high-input agricultural systems. In our study, we aim to bridge the gap between genomic information and farmers' preferences by identifying potential molecular markers associated with farmers’ appreciation, which could be valuable for breeders in marker-assisted selection. To achieve this, we utilized a recombinant population developed through the iMAGIC design, incorporating both improved varieties and landraces. The resulting 500 recombinant inbred lines (RILs), along with 16 parental lines, were evaluated for agronomic traits and farmers’ appreciation in two Ethiopian sites: Dabat and Geregera. Additionally, molecular data were collected using a double-digestion restriction site-associated DNA sequencing (ddRAD-seq) approach, which generates high-density single nucleotide polymorphism (SNP) markers. By integrating these data in a genome-wide association study (GWAS), we identified SNPs that could help breeders better align their work with local agricultural needs. L'orzo è una coltura di grande importanza a livello globale, ampiamente utilizzata sia nella produzione alimentare che in quella mangimistica. Grazie alla sua adattabilità, rappresenta un alimento di base nelle regioni caratterizzate da condizioni climatiche difficili. Tuttavia, le varietà migliorate spesso non vengono adottate dai piccoli agricoltori, poiché sono sviluppate per sistemi agricoli ad alto input. Nel nostro studio, ci proponiamo di colmare il divario tra le informazioni genomiche e le preferenze degli agricoltori, individuando potenziali marcatori molecolari associati all’apprezzamento dei coltivatori, che potrebbero risultare utili per i breeder nelgli approcci di Marker Assisted selection (MAS). Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo utilizzato una popolazione ricombinante sviluppata attraverso il design iMAGIC combinando varietà migliorate e landraces. Le 500 linee ricombinanti (RILs) ottenute, insieme a 16 linee parentali, sono state valutate per caratteristiche agronomiche e per l’apprezzamento da parte degli agricoltori in due siti in Etiopia: Dabat e Geregera. Inoltre, i dati molecolari sono stati raccolti utilizzando un approccio di double-digestion restriction site-associated DNA sequencing (ddRAD-seq), che genera single nucleotide polymorphisms (SNP) ad alta densità. L’integrazione di questi dati in un’analisi Genome-wide association study (GWAS) ci ha permesso di individuare SNP che potrebbero aiutare i breeder ad allineare meglio il loro lavoro alle esigenze agricole locali.