Association mapping of effective leaf rust resistance genes in collection of winter wheat
Pliki
Data
2017
Tytuł czasopisma
ISSN czasopisma
Tytuł tomu
Wydawca
Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie
Abstrakt
Leaf rust disease caused by Puccinia triticina contributes to decrease of wheat yield
worldwide. Development of Next Generation Sequencing (NGS) technologies allows for scanning
of genotypes. Next, selected markers associated with agronomically important traits can be used
for genomic selection. In the present study 94 haplotypes scored for 4599 Single Nucleotide
Polymorphism (SNP) markers extracted from DArTseq data were associated with reaction to leaf
rust at adult stage estimated for three years in three locations. Mixed Linear Model (MLM) was
applied to identify associations between haplotypes Area Under Disease Progress Curve
(AUDPC) and Final Leaf Rust score (FLR). We found 13 markers that explained from 6.2 to 14.6%
variation in AUDPC. These markers generally presented unique loci distributed over
chromosomes 1A, 2A, 2B, 3D, 4A, 6B and 7B. The markers associated with FLR explained from
8.5 to 21.0% of variation. For FLR, 20 markers associated with phenotypic variation were
distributed over 10 wheat chromosomes. Chromosomes 2B, 3B and 5B were represented by
multiple markers. The characterized genotypes can be crossed to accumulate markers
associated with improved leaf rust resistance. Alternatively, mapping populations can be
developed to map more precisely the resistance loci identified in association studies. The markers
proposed can be directly used in genomic selection to improve leaf rust resistance in modern
wheat cultivars.
Rdza brunatna wywoływana przez Puccinia triticina przyczynia się do zmniejszenia plonu pszenicy na świecie. Opracowanie technologii sekwencjonowania następnej generacji (NGS) pozwala na skanowanie genotypow. Wybrane markery zasocjowane z cechami istotnymi rolniczo mogą być wykorzystane do selekcji genomowej. W prezentowanych badaniach 94 haplotypy zostały scharakteryzowane po względem 4599 markerow typu polimorfizm pojedynczy nukleotydu (SNP), reprezentujących dane DArTseq. Dane te były poddane analizie asocjacyjnej z rdzą brunatną w stadium rośliny dojrzałej przez trzy lata w trzech lokalizacjach. W celu identyfikacji asocjacji pomiędzy haplotypami a powierzchnią pod krzywą rozwoju choroby (AUDPC) i końcową oceną rdzy brunatnej (FLR) zastosowano mieszany model liniowy (MLM). Zidentyfikowano 13 markerow, ktore wyjaśniały 6,2–14,6% zmienności w AUDPC. Markery te reprezentowały pojedyncze loci rozmieszczone na chromosomach 1A, 2A, 2B, 3D, 4A, 6B i 7B. Markery zasocjowane z FLR wyjaśniały 8,5–21,0% zmienności. W przypadku FLR 20 markerow zasocjowanych ze zmienności fenotypową było rozmieszczonych na 10 chromosomach pszenicy. Chromosomy 2B, 3B i 5B były reprezentowane przez serie markerow. Scharakteryzowane genotypy mogą być krzyżowane w celu nagromadzenia markerow zasocjowanych ze zwiększeniem odporności na rdzę brunatną. Opcjonalnie, w celu precyzyjnej lokalizacji efektow stwierdzonych w badaniach asocjacyjnych, w odniesieniu do wcześniej zidentyfikowanych genow można testować dodatkowo populacje mapujące. Proponowane markery mogą być bezpośrednio wykorzystane w selekcji genomowej w celu zwiększenia odporności na rdzę brunatną w nowych odmianach pszenicy.
Rdza brunatna wywoływana przez Puccinia triticina przyczynia się do zmniejszenia plonu pszenicy na świecie. Opracowanie technologii sekwencjonowania następnej generacji (NGS) pozwala na skanowanie genotypow. Wybrane markery zasocjowane z cechami istotnymi rolniczo mogą być wykorzystane do selekcji genomowej. W prezentowanych badaniach 94 haplotypy zostały scharakteryzowane po względem 4599 markerow typu polimorfizm pojedynczy nukleotydu (SNP), reprezentujących dane DArTseq. Dane te były poddane analizie asocjacyjnej z rdzą brunatną w stadium rośliny dojrzałej przez trzy lata w trzech lokalizacjach. W celu identyfikacji asocjacji pomiędzy haplotypami a powierzchnią pod krzywą rozwoju choroby (AUDPC) i końcową oceną rdzy brunatnej (FLR) zastosowano mieszany model liniowy (MLM). Zidentyfikowano 13 markerow, ktore wyjaśniały 6,2–14,6% zmienności w AUDPC. Markery te reprezentowały pojedyncze loci rozmieszczone na chromosomach 1A, 2A, 2B, 3D, 4A, 6B i 7B. Markery zasocjowane z FLR wyjaśniały 8,5–21,0% zmienności. W przypadku FLR 20 markerow zasocjowanych ze zmienności fenotypową było rozmieszczonych na 10 chromosomach pszenicy. Chromosomy 2B, 3B i 5B były reprezentowane przez serie markerow. Scharakteryzowane genotypy mogą być krzyżowane w celu nagromadzenia markerow zasocjowanych ze zwiększeniem odporności na rdzę brunatną. Opcjonalnie, w celu precyzyjnej lokalizacji efektow stwierdzonych w badaniach asocjacyjnych, w odniesieniu do wcześniej zidentyfikowanych genow można testować dodatkowo populacje mapujące. Proponowane markery mogą być bezpośrednio wykorzystane w selekcji genomowej w celu zwiększenia odporności na rdzę brunatną w nowych odmianach pszenicy.
Opis
Słowa kluczowe
association mapping, DArTseq, leaf rust, Triticum aestivum
Cytowanie
Tyrka M., Drzazga T., Kud J., Miechurska V., Broda M., Kopala M. (2017). Association mapping of effective leaf rust resistance genes in collection of winter wheat. Folia Pomer. Univ. Technol. Stetin., Agric., Aliment., Pisc., Zootech., 332(41)1, 93–106. doi 10.21005/AAPZ2017.41.1.10