Published March 30, 2021 | Version v1
Publication Open

Spike Architecture Traits Associated With Type II Resistance to Fusarium Head Blight in Bread Wheat

Creators

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. Integra (United States)
  • 3. Universidad Nacional de La Plata

Description

Abstract Fusarium head blight (FHB) remains a devastating disease in bread wheat ( Triticum aestivum L.) and other small grains. Genetic resistance to FHB is a complex trait; in addition to active physiological resistance, plant developmental and morphological traits may indirectly affect disease progression and provide a passive mechanism of resistance. In this study, we investigated the relationship between FHB type II resistance and spike architecture traits in a recombinant inbred line (RIL) population of bread wheat. Disease resistance traits were FHB severity at 21 days post inoculation (dpi) and area under the disease progress curve (AUDPC). Spike architecture traits measured were rachis length, spike density, number of spikelets per spike, florets per spike and florets per spikelet. The RIL population showed significant variation for all traits. Heritability values were moderate to high for FHB severity (0.69) and AUDPC (0.63) and high for the spike architecture traits (0.74 - 0.92). FHB severity and AUDPC showed a moderate and significant association with the number of florets per spike (r = 0.38 and r = 0.31, respectively) and with the number of florets per spikelet (r = 0.28 and r = 0.27, respectively), reflecting a greater spread of the fungus in spikes with higher floret number. These results suggest that the number of florets per spike and the number of florets per spikelet should be considered in FHB resistance breeding efforts, because selection of lines with higher number of florets could lead to a correlated selection response towards increased FHB levels under field conditions.

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Translated Description (Arabic)

لا تزال آفة رأس المغزلي (FHB) مرضًا مدمرًا في قمح الخبز ( Triticum aestivum L.) والحبوب الصغيرة الأخرى. المقاومة الوراثية لـ FHB هي سمة معقدة ؛ بالإضافة إلى المقاومة الفسيولوجية النشطة، قد تؤثر السمات التطورية والمورفولوجية للنبات بشكل غير مباشر على تطور المرض وتوفر آلية سلبية للمقاومة. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في العلاقة بين مقاومة FHB من النوع الثاني وسمات بنية المسامير في مجموعة خط أصلي مؤتلف (RIL) من قمح الخبز. كانت سمات مقاومة المرض شدة FHB في 21 يومًا بعد التلقيح (DPI) ومنطقة تحت منحنى تقدم المرض (AUDPC). كانت سمات بنية السنبلة المقاسة هي طول السيساء، وكثافة السنبلة، وعدد السنابل لكل سنبلة، والزهيرات لكل سنبلة، والزهيرات لكل سنبلة. أظهر سكان RIL تباينًا كبيرًا لجميع السمات. كانت قيم التوريث معتدلة إلى عالية لشدة FHB (0.69) و AUDPC (0.63) وعالية لسمات بنية السنبلة (0.74 - 0.92). أظهرت شدة FHB و AUDPC ارتباطًا معتدلًا وكبيرًا مع عدد الأزهار لكل ارتفاع (r = 0.38 و r = 0.31، على التوالي) ومع عدد الأزهار لكل سنبلة (r = 0.28 و r = 0.27، على التوالي)، مما يعكس انتشارًا أكبر للفطريات في الارتفاعات مع ارتفاع عدد الأزهار. تشير هذه النتائج إلى أنه يجب مراعاة عدد الأزهار لكل ارتفاع وعدد الأزهار لكل سنبلة في جهود التكاثر المقاومة لـ FHB، لأن اختيار الخطوط ذات العدد الأكبر من الأزهار يمكن أن يؤدي إلى استجابة اختيار مترابطة نحو زيادة مستويات FHB في ظل الظروف الميدانية.

Translated Description (French)

Résumé Le mildiou du fusarium (FHB) reste une maladie dévastatrice chez le blé panifiable ( Triticum aestivum L.) et d'autres petits grains. La résistance génétique à la FHB est un trait complexe ; en plus de la résistance physiologique active, les traits de développement et morphologiques des plantes peuvent indirectement affecter la progression de la maladie et fournir un mécanisme passif de résistance. Dans cette étude, nous avons étudié la relation entre la résistance à la FHB de type II et les caractéristiques de l'architecture des pics dans une population de lignées consanguines recombinantes (ril) de blé tendre. Les traits de résistance à la maladie étaient la gravité de la FHB 21 jours après l'inoculation (DPI) et l'aire sous la courbe de progression de la maladie (AUDPC). Les traits d'architecture des pointes mesurés étaient la longueur du rachis, la densité des pointes, le nombre de pointes par pointe, les fleurons par pointe et les fleurons par pointe. La population ril a montré une variation significative pour tous les traits. Les valeurs d'héritabilité étaient modérées à élevées pour la sévérité de la FHB (0,69) et l'AUDPC (0,63) et élevées pour les caractéristiques de l'architecture des pics (0,74 - 0,92). La sévérité du FHB et l'AUDPC ont montré une association modérée et significative avec le nombre de fleurons par pointe (r = 0,38 et r = 0,31, respectivement) et avec le nombre de fleurons par pointe (r = 0,28 et r = 0,27, respectivement), reflétant une plus grande propagation du champignon dans les pointes avec un nombre de fleurons plus élevé. Ces résultats suggèrent que le nombre de fleurons par épi et le nombre de fleurons par épi devraient être pris en compte dans les efforts de sélection de résistance au FHB, car la sélection de lignées avec un nombre plus élevé de fleurons pourrait conduire à une réponse de sélection corrélée vers des niveaux accrus de FHB dans des conditions de terrain.

Translated Description (Spanish)

Resumen El tizón de la cabeza por Fusarium (FHB) sigue siendo una enfermedad devastadora en el trigo de pan ( Triticum aestivum L.) y otros granos pequeños. La resistencia genética a la FHB es un rasgo complejo; además de la resistencia fisiológica activa, los rasgos de desarrollo y morfológicos de las plantas pueden afectar indirectamente la progresión de la enfermedad y proporcionar un mecanismo pasivo de resistencia. En este estudio, investigamos la relación entre la resistencia a FHB tipo II y los rasgos de arquitectura de espiga en una población de línea endogámica recombinante (RIL) de trigo para pan. Los rasgos de resistencia a la enfermedad fueron la gravedad de la FHB a los 21 días posteriores a la inoculación (DPI) y el área bajo la curva de progreso de la enfermedad (AUDPC). Los rasgos de arquitectura de la espiga medidos fueron la longitud del raquis, la densidad de la espiga, el número de espiguillas por espiga, los floretes por espiga y los floretes por espiguilla. La población RIL mostró una variación significativa para todos los rasgos. Los valores de heredabilidad fueron de moderados a altos para la gravedad de FHB (0.69) y AUDPC (0.63) y altos para los rasgos de arquitectura de picos (0.74 - 0.92). La severidad de FHB y AUDPC mostraron una asociación moderada y significativa con el número de floretes por espiga (r = 0.38 y r = 0.31, respectivamente) y con el número de floretes por espiguilla (r = 0.28 y r = 0.27, respectivamente), lo que refleja una mayor propagación del hongo en espigas con mayor número de floretes. Estos resultados sugieren que el número de floretes por espiga y el número de floretes por espiguilla deben considerarse en los esfuerzos de mejoramiento de resistencia a FHB, porque la selección de líneas con un mayor número de floretes podría conducir a una respuesta de selección correlacionada hacia el aumento de los niveles de FHB en condiciones de campo.

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Translated title (Arabic)
سمات بنية سبايك المرتبطة بالنوع الثاني من مقاومة آفة رأس الفيوزاريوم في قمح الخبز
Translated title (French)
Caractéristiques de l'architecture à pointes associées à la résistance de type II à la brûlure de la tête de fusarium dans le blé panifiable
Translated title (Spanish)
Rasgos de la arquitectura de espigas asociados con la resistencia tipo II al tizón de la cabeza por Fusarium en el pan de trigo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3154200175
DOI
10.21203/rs.3.rs-242486/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W45701117 (Other)
https://openalex.org/W3152090159 (Other)
https://openalex.org/W2986565703 (Other)
https://openalex.org/W2591693479 (Other)
https://openalex.org/W2329094632 (Other)
https://openalex.org/W2281560785 (Other)
https://openalex.org/W2258846206 (Other)
https://openalex.org/W2116885251 (Other)
https://openalex.org/W2110808585 (Other)
https://openalex.org/W1994153931 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1593357552
  • https://openalex.org/W1963604829
  • https://openalex.org/W1964251421
  • https://openalex.org/W1971172032
  • https://openalex.org/W1981363814
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  • https://openalex.org/W2004803020
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  • https://openalex.org/W2047791387
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  • https://openalex.org/W2101591547
  • https://openalex.org/W2118476033
  • https://openalex.org/W2130337491
  • https://openalex.org/W2132754234
  • https://openalex.org/W216615740
  • https://openalex.org/W2777748461
  • https://openalex.org/W3111055975