Rehman, Attiq ur2025-10-072025-10-072025-11-07978-952-84-1451-3http://hdl.handle.net/10138/602071Garden strawberry (Fragaria × ananassa) is an allo-octoploid species (2n = 8x = 56) and one of the youngest domesticated crops, originating ≈300 years ago in Western Europe through hybridization of two wild octoploid species, F. chiloensis and F. virginiana. Over two centuries of breeding for key traits have enabled its global cultivation across diverse agroecological regions. Genetic diversity provides the foundation for genetic improvement of crop plants. For garden strawberry, a species reconstruction approach has been proposed to combine genetic variation from both progenitor species. This thesis focuses on a reconstructed strawberry population developed through interspecific crosses of previously selected elite lines of F. chiloensis and F. virginiana. The population was evaluated over multiple years in replicated field trials in Southwestern Finland, revealing extensive phenotypic variation across thirteen horticultural, adaptive, and disease resistance traits. Genotyping with the Fana-50k SNP array revealed distinct pedigree-based clusters. Linkage disequilibrium analysis was done to aid candidate gene identification. The pre-breeding population demonstrated local adaptation under Finnish field conditions, and the identification of its novel Quantitative Trait Loci (QTLs)—combined with its unique parental pedigree—provides a valuable resource for strawberry breeding in the Nordic region and beyond. A multi-model Genome-Wide Association (GWA) approach identified high-confidence QTLs on multiple chromosomes for ten of the studied traits, including winter survival, plant vigor, runnering vigor, flowering time, floral sex characteristics, berry appearance, resistance to powdery mildew (PM) in both leaves and fruits, and productivity. Promising candidate genes were identified within these QTL regions, such as ADH and SWEET3 (winter survival), TFL1 (flowering time), GA3 (runnering vigor), and MLO and EXO70 (PM resistance). About one-third of the population exhibited resistance to PM, highlighting potential wild-derived resistances for future breeding. Random sampling analyses for genomic prediction (GP) suggested modest training sets and marker densities can be sufficient to achieve effective GP accuracies for PM resistance in both leaves and fruits of garden strawberry. Incorporating major PM QTLs into prediction models improved prediction accuracies, providing a proof-of-concept for genome-informed breeding. These findings underscore the importance of pre-breeding strategies and implementation of genomic tools in harnessing untapped diversity from wild progenitors. Integrating species reconstruction, multi-year phenotyping, and multi-model GWA enabled the discovery of novel QTLs, associated SNP markers and candidate genes, while genomic prediction also demonstrated its potential for accelerating resilient cultivar development. This work lays a foundation for breeding efforts targeting winter hardiness, disease resistance, and other traits, reinforcing genomics-assisted pre-breeding for sustainable strawberry production in northern environments.Puutarhamansikka on maailman viljellyin marjakasvi, mutta sen tuotantoa Pohjoismaissa, kuten Suomessa, vaikeuttavat ankarat talvet, lyhyt kasvukausi ja kasvitaudit, esimerkiksi mansikanhärmä. Jotta tarjolle saataisiin pohjoisiin oloihin ja kestäviin viljelymenetelmiin sopivia lajikkeita, tarvitaan mansikan lajikejalostukseen menetelmiä, joilla parempaan kestävyyteen liittyvien ominaisuuksien lähteitä voidaan tunnistaa. Esijalostus tukee lajikkeiden kehittämistä tutkimuksella. Väitöstyössä tutkittiin mansikan perinnöllistä monimuotoisuutta hyödyntäen kasviaineistoa, joka oli kehitetty risteyttämällä viljellyn mansikan kahta amerikkalaista luonnonvaraista kantalajia, chilenmansikkaa ja virginianmansikkaa. Kasviaineistoa havainnoitiin useiden vuosien ajan kenttäkokeessa Lounais-Suomessa. Siinä havaittiin suurta vaihtelua viljelyn kannalta tärkeissä ominaisuuksissa, kuten talvenkestävyydessä, kasvuvoimakkuudessa, kukinta-ajassa, marjojen ulkonäössä, satoisuudessa sekä erityisen haitallisen kasvitaudin, mansikanhärmän, kestävyydessä. Tutkimuksessa käytettiin perimän muuntelun kartoituksen ja kvantitatiivisen perinnöllisyystieteen työkaluja. Näillä genomisilla menetelmillä tunnistettiin geenialueita mansikan perimästä, jotka liittyivät havainnoituihin viljelyominaisuuksiin. Esimerkiksi talvenkestävyyteen, kukintaan, kasvuvoimakkuuteen ja taudinkestävyyteen liittyviä lupaavia kandidaattigeenejä löydettiin tunnistetuilta perimän alueilta. Noin kolmannes tutkitusta kasvipopulaatiosta oli hyvin kestävä mansikanhärmää vastaan, ja aineistosta löydettiin mahdollisia uusia härmänkestävyyden lähteitä tulevaan jalostustyöhön. Genomivalinnalla kasvinjalostajat voivat ennustaa kasvien ominaisuuksia pelkästään DNA-tiedon perusteella. Tutkimus toi esille genomivalinnan tuoman edun jalostettaessa ominaisuuksia, joihin useat geenit vaikuttavat. Esimerkkiominaisuutena genomivalinnan kehittämisessä mansikalle käytettiin härmätaudin kestävyyttä, jolle pystyttiin kehittämään tehokas malli huolimatta tutkimuksessa käytetyn aineiston suhteellisen pienestä koosta. Tutkimuksessa tunnistettujen geenialueiden sisällyttäminen genomivalinnan malleihin paransi ennustetarkkuutta. Ominaisuuksiin liittyvät merkkigeenit ja genomivalinnan mallit osoittautuivat lupaaviksi työkaluiksi geneettisen monimuotoisuuden hyödyntämiselle mansikan jalostuksessa. Luonnonvaraisten kantalajien geneettisen monimuotoisuuden ja kestävyysominaisuuksien periytymisen tuntemus luo perustan pohjoisiin oloihin sopeutuneiden ja kasvitauteja kestävien uusien lajikkeiden kehittämiselle, mikä tukee tulevaisuuden kestävää marjantuotantoa.application/pdfengJulkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.plant BreedingURN:ISBN:978-952-84-1451-3ArtikkeliväitöskirjafulltextDoctoral Programme in Plant SciencesKasvitieteen tohtoriohjelmaDoktorandprogrammet i botanik415 Muut maataloustieteet415 Övriga jordbruksvetenskaper415 Other agricultural sciences