Published July 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Genomic regions and candidate genes selected during the breeding of rice in Vietnam

  • 1. Earlham Institute
  • 2. National Institute of Agricultural Botany
  • 3. Agricultural Genetics Institute
  • 4. Vietnam National University of Agriculture

Description

Abstract Vietnam harnesses a rich diversity of rice landraces adapted to a range of conditions, which constitute a largely untapped source of diversity for the continuous improvement of cultivars. We previously identified a strong population structure in Vietnamese rice, which is captured in five Indica and four Japonica subpopulations, including an outlying Indica‐5 group. Here, we leveraged that strong differentiation and 672 native rice genomes to identify genomic regions and genes putatively selected during the breeding of rice in Vietnam. We identified significant distorted patterns in allele frequency (XP‐CLR) and population differentiation scores ( F ST ) resulting from differential selective pressures between native subpopulations, and later annotated them with QTLs previously identified by GWAS in the same panel. We particularly focussed on the outlying Indica‐5 subpopulation because of its likely novelty and differential evolution, where we annotated 52 selected regions, which represented 8.1% of the rice genome. We annotated the 4576 genes in these regions and selected 65 candidate genes as promising breeding targets, several of which harboured alleles with nonsynonymous substitutions. Our results highlight genomic differences between traditional Vietnamese landraces, which are likely the product of adaption to multiple environmental conditions and regional culinary preferences in a very diverse country. We also verified the applicability of this genome scanning approach to identify potential regions harbouring novel loci and alleles to breed a new generation of sustainable and resilient rice.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تسخر فيتنام المجردة تنوعًا غنيًا من سلالات الأرز المتكيفة مع مجموعة من الظروف، والتي تشكل مصدرًا غير مستغل إلى حد كبير للتنوع من أجل التحسين المستمر للأصناف. لقد حددنا سابقًا بنية سكانية قوية في الأرز الفيتنامي، والتي يتم التقاطها في خمس مجموعات فرعية من إنديكا وأربع مجموعات فرعية من جابونيكا، بما في ذلك مجموعة إنديكا 5 النائية. هنا، استفدنا من هذا التمايز القوي و 672 جينوم أرز أصلي لتحديد المناطق الجينية والجينات التي تم اختيارها بشكل مفترض أثناء تكاثر الأرز في فيتنام. حددنا أنماطًا مشوهة كبيرة في تردد الأليل (XP‐CLR) ودرجات التمايز السكاني ( F ST ) الناتجة عن الضغوط الانتقائية التفاضلية بين السكان الفرعيين الأصليين، وقمنا لاحقًا بتعليقها مع QTLs التي حددتها GWAS سابقًا في نفس اللوحة. ركزنا بشكل خاص على السكان الفرعيين في إنديكا 5 النائية بسبب حداثتها وتطورها التفاضلي المحتمل، حيث قمنا بتعليق 52 منطقة مختارة، والتي تمثل 8.1 ٪ من جينوم الأرز. قمنا بتعليق 4576 جينًا في هذه المناطق واخترنا 65 جينًا مرشحًا كأهداف واعدة للتكاثر، وكان العديد منها يحتوي على أليلات ذات بدائل غير مرادفة. تسلط نتائجنا الضوء على الاختلافات الجينية بين السلالات الفيتنامية التقليدية، والتي من المحتمل أن تكون نتاج التكيف مع الظروف البيئية المتعددة وتفضيلات الطهي الإقليمية في بلد متنوع للغاية. لقد تحققنا أيضًا من قابلية تطبيق نهج مسح الجينوم هذا لتحديد المناطق المحتملة التي تحتوي على مواضع وأليلات جديدة لتوليد جيل جديد من الأرز المستدام والمرن.

Translated Description (French)

Résumé Le Vietnam exploite une riche diversité de races de riz adaptées à un éventail de conditions, qui constituent une source de diversité largement inexploitée pour l'amélioration continue des cultivars. Nous avons précédemment identifié une forte structure de population dans le riz vietnamien, qui est capturé dans cinq sous-populations Indica et quatre sous-populations Japonica, y compris un groupe Indica‐5 périphérique. Ici, nous avons tiré parti de cette forte différenciation et de 672 génomes de riz indigènes pour identifier les régions génomiques et les gènes putativement sélectionnés lors de la sélection du riz au Vietnam. Nous avons identifié des modèles déformés significatifs dans la fréquence des allèles (XP‐CLR) et les scores de différenciation des populations ( F ST ) résultant de pressions sélectives différentielles entre les sous-populations natives, et les avons ensuite annotés avec des QTL précédemment identifiés par GWAS dans le même panel. Nous nous sommes particulièrement concentrés sur la sous-population périphérique Indica-5 en raison de sa nouveauté probable et de son évolution différentielle, où nous avons annoté 52 régions sélectionnées, qui représentaient 8,1 % du génome du riz. Nous avons annoté les 4576 gènes dans ces régions et sélectionné 65 gènes candidats comme cibles de sélection prometteuses, dont plusieurs portaient des allèles avec des substitutions non synonymes. Nos résultats mettent en évidence les différences génomiques entre les races traditionnelles vietnamiennes, qui sont probablement le produit de l'adaptation à de multiples conditions environnementales et préférences culinaires régionales dans un pays très diversifié. Nous avons également vérifié l'applicabilité de cette approche de numérisation du génome pour identifier les régions potentielles abritant de nouveaux loci et allèles afin de créer une nouvelle génération de riz durable et résilient.

Translated Description (Spanish)

Resumen Vietnam aprovecha una rica diversidad de variedades autóctonas de arroz adaptadas a una variedad de condiciones, que constituyen una fuente de diversidad en gran parte sin explotar para la mejora continua de los cultivares. Anteriormente identificamos una fuerte estructura poblacional en el arroz vietnamita, que se captura en cinco subpoblaciones Indica y cuatro Japonica, incluido un grupo Indica-5 periférico. Aquí, aprovechamos esa fuerte diferenciación y 672 genomas de arroz nativos para identificar regiones genómicas y genes supuestamente seleccionados durante la cría de arroz en Vietnam. Identificamos patrones distorsionados significativos en la frecuencia de alelos (XP-CLR) y las puntuaciones de diferenciación de la población ( F ST ) resultantes de presiones selectivas diferenciales entre subpoblaciones nativas, y luego los anotamos con QTL previamente identificados por GWAS en el mismo panel. Nos centramos particularmente en la subpoblación periférica Indica-5 debido a su probable novedad y evolución diferencial, donde anotamos 52 regiones seleccionadas, que representaban el 8,1% del genoma del arroz. Anotamos los 4576 genes en estas regiones y seleccionamos 65 genes candidatos como objetivos de reproducción prometedores, varios de los cuales albergaban alelos con sustituciones no sinónimas. Nuestros resultados destacan las diferencias genómicas entre las razas autóctonas vietnamitas tradicionales, que probablemente son el producto de la adaptación a múltiples condiciones ambientales y preferencias culinarias regionales en un país muy diverso. También verificamos la aplicabilidad de este enfoque de escaneo del genoma para identificar regiones potenciales que albergan nuevos loci y alelos para generar una nueva generación de arroz sostenible y resistente.

Files

eva.13433.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4928c52ffe2db3a5742944bdc056f5a9
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
المناطق الجينية والجينات المرشحة المختارة أثناء تربية الأرز في فيتنام
Translated title (French)
Régions génomiques et gènes candidats sélectionnés lors de la sélection du riz au Vietnam
Translated title (Spanish)
Regiones genómicas y genes candidatos seleccionados durante la cría de arroz en Vietnam

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4283160245
DOI
10.1111/eva.13433

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1904393851
  • https://openalex.org/W1906974606
  • https://openalex.org/W1957556140
  • https://openalex.org/W1984844699
  • https://openalex.org/W1992255510
  • https://openalex.org/W1995029585
  • https://openalex.org/W1997476591
  • https://openalex.org/W2001666341
  • https://openalex.org/W2009132932
  • https://openalex.org/W2013561309
  • https://openalex.org/W2023111781
  • https://openalex.org/W2035324941
  • https://openalex.org/W2050340111
  • https://openalex.org/W2052711798
  • https://openalex.org/W2055510102
  • https://openalex.org/W2090106709
  • https://openalex.org/W2102619694
  • https://openalex.org/W2106578986
  • https://openalex.org/W2117543773
  • https://openalex.org/W2118487713
  • https://openalex.org/W2123707618
  • https://openalex.org/W2141292707
  • https://openalex.org/W2141612595
  • https://openalex.org/W2153502540
  • https://openalex.org/W2159033159
  • https://openalex.org/W2230276206
  • https://openalex.org/W2275154626
  • https://openalex.org/W2293099499
  • https://openalex.org/W2414779562
  • https://openalex.org/W2467923707
  • https://openalex.org/W2508994145
  • https://openalex.org/W2510643623
  • https://openalex.org/W2512606363
  • https://openalex.org/W2552415170
  • https://openalex.org/W2557283570
  • https://openalex.org/W2558561667
  • https://openalex.org/W2605339851
  • https://openalex.org/W2613655613
  • https://openalex.org/W2618599977
  • https://openalex.org/W2621229178
  • https://openalex.org/W2740299532
  • https://openalex.org/W2742463257
  • https://openalex.org/W2750164713
  • https://openalex.org/W2770303455
  • https://openalex.org/W2795891132
  • https://openalex.org/W2900832999
  • https://openalex.org/W2901548973
  • https://openalex.org/W2902061920
  • https://openalex.org/W2911889201
  • https://openalex.org/W2918811636
  • https://openalex.org/W2922277380
  • https://openalex.org/W2943479414
  • https://openalex.org/W2944575049
  • https://openalex.org/W2949741635
  • https://openalex.org/W2951921480
  • https://openalex.org/W2951959040
  • https://openalex.org/W2954588806
  • https://openalex.org/W2971514253
  • https://openalex.org/W2972409916
  • https://openalex.org/W3001897206
  • https://openalex.org/W3004625960
  • https://openalex.org/W3014349878
  • https://openalex.org/W3025678672
  • https://openalex.org/W3095638290
  • https://openalex.org/W3113020849
  • https://openalex.org/W3133553757
  • https://openalex.org/W3158019215
  • https://openalex.org/W3201708080
  • https://openalex.org/W4200197833
  • https://openalex.org/W4231096068
  • https://openalex.org/W4231311503
  • https://openalex.org/W4254687493