Published October 6, 2022
| Version v1
Publication
Open
Determination of traits responding to iron toxicity stress at different stages and genome-wide association analysis for iron toxicity tolerance in rice (Oryza sativa L.)
Creators
- 1. National Science and Technology Development Agency
- 2. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
Description
Rice is the staple food for more than half of the world's population. Iron toxicity limits rice production in several regions of the world. Breeding Fe-tolerant rice varieties is an excellent approach to address the problem of Fe toxicity. Rice responds differently to Fe toxicity at different stages. Most QTLs associated with Fe toxicity have been identified at the seedling stage, and there are very few studies on Fe toxicity across different stages. In this study, we investigated agro-morphological and physiological traits in response to Fe toxicity in a rice diversity panel at seedling, vegetative, and reproductive stages and applied GWAS to identify QTLs/genes associated with these traits. Among agro-morphological and physiological parameters, leaf bronzing score (LBS) is a key parameter for determining Fe toxicity response at all stages, and SDW could be a promising parameter at the seedling stage. A total of 29 QTLs were identified on ten chromosomes. Among them, three colocalized QTLs were identified on chromosome 5, 6, and 11. Several QTLs identified in this study overlapped with previously identified QTLs from bi-parental QTL mapping and association mapping. Two genes previously reported to be associated with iron homeostasis were identified, i.e., LOC_Os01g72370 (OsIRO2, OsbHLH056) and LOC_Os04g38570 (OsABCB14). In addition, based on gene-based haplotype analysis, LOC_Os05g16670 was identified as a candidate gene for the colocalized QTL on chromosome 5 and LOC_Os11g18320 was identified as a candidate gene for the colocalized QTL on chromosome 11. The QTLs and candidate genes identified in this study could be useful for rice breeding programs for Fe toxicity tolerance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الأرز هو الغذاء الأساسي لأكثر من نصف سكان العالم. تحد سمية الحديد من إنتاج الأرز في عدة مناطق من العالم. يعد تربية أصناف الأرز المتسامحة مع الحديد نهجًا ممتازًا لمعالجة مشكلة سمية الحديد. يستجيب الأرز بشكل مختلف لسمية الحديد في مراحل مختلفة. تم تحديد معظم QTLs المرتبطة بسمية الحديد في مرحلة الشتلات، وهناك عدد قليل جدًا من الدراسات حول سمية الحديد عبر مراحل مختلفة. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في الصفات المورفولوجية الزراعية والفسيولوجية استجابة لسمية الحديد في لوحة تنوع الأرز في مراحل الشتلات والنباتات والتكاثر وقمنا بتطبيق GWAS لتحديد QTLs/الجينات المرتبطة بهذه الصفات. من بين المعلمات الزراعية الشكلية والفسيولوجية، تعد درجة برونز الأوراق (LBS) معلمة رئيسية لتحديد استجابة سمية الحديد في جميع المراحل، ويمكن أن تكون SDW معلمة واعدة في مرحلة الشتلات. تم تحديد ما مجموعه 29 QTLs على عشرة كروموسومات. من بينها، تم تحديد ثلاثة QTLs مترجمة على الكروموسوم 5 و 6 و 11. تداخلت العديد من QTLs المحددة في هذه الدراسة مع QTLs المحددة مسبقًا من رسم خرائط QTL ثنائية الوالدين ورسم خرائط الارتباط. تم تحديد جينين تم الإبلاغ سابقًا عن ارتباطهما بالتوازن الحديدي، أي LOC_Os01g72370 (OsIRO2، OsbHLH056) و LOC_Os04g38570 (OsABCB14). بالإضافة إلى ذلك، بناءً على تحليل النمط الفرداني القائم على الجينات، تم تحديد LOC_Os05g16670 كجين مرشح لـ QTL المترجمة على الكروموسوم 5 وتم تحديد LOC_Os11g18320 كجين مرشح لـ QTL المترجمة على الكروموسوم 11. يمكن أن تكون QTLs والجينات المرشحة المحددة في هذه الدراسة مفيدة لبرامج تربية الأرز لتحمل سمية الحديد.Translated Description (French)
Le riz est l'aliment de base de plus de la moitié de la population mondiale. La toxicité du fer limite la production de riz dans plusieurs régions du monde. La sélection de variétés de riz tolérantes au Fe est une excellente approche pour résoudre le problème de la toxicité du Fe. Le riz réagit différemment à la toxicité du Fe à différents stades. La plupart des QTL associés à la toxicité du Fe ont été identifiés au stade des semis, et il y a très peu d'études sur la toxicité du Fe à différents stades. Dans cette étude, nous avons étudié les traits agro-morphologiques et physiologiques en réponse à la toxicité du Fe dans un panel sur la diversité du riz aux stades des semis, de la végétation et de la reproduction et avons appliqué le GWAS pour identifier les QTL/gènes associés à ces traits. Parmi les paramètres agro-morphologiques et physiologiques, le score de bronzage des feuilles (LBS) est un paramètre clé pour déterminer la réponse à la toxicité du Fe à tous les stades, et le SDW pourrait être un paramètre prometteur au stade des semis. Au total, 29 QTL ont été identifiés sur dix chromosomes. Parmi eux, trois QTL colocalisés ont été identifiés sur les chromosomes 5, 6 et 11. Plusieurs QTL identifiés dans cette étude chevauchaient des QTL précédemment identifiés à partir de la cartographie des QTL bi-parentaux et de la cartographie des associations. Deux gènes précédemment signalés comme étant associés à l'homéostasie du fer ont été identifiés, à savoir LOC_Os01g72370 (OsIRO2, OsbHLH056) et LOC_Os04g38570 (OsABCB14). En outre, sur la base de l'analyse des haplotypes géniques, LOC_Os05g16670 a été identifié comme un gène candidat pour le QTL colocalisé sur le chromosome 5 et LOC_Os11g18320 a été identifié comme un gène candidat pour le QTL colocalisé sur le chromosome 11. Les QTL et les gènes candidats identifiés dans cette étude pourraient être utiles pour les programmes de sélection du riz pour la tolérance à la toxicité du Fe.Translated Description (Spanish)
El arroz es el alimento básico de más de la mitad de la población mundial. La toxicidad del hierro limita la producción de arroz en varias regiones del mundo. El mejoramiento de variedades de arroz tolerantes a la alimentación es un excelente enfoque para abordar el problema de la toxicidad del Fe. El arroz responde de manera diferente a la toxicidad del Fe en diferentes etapas. La mayoría de los QTL asociados con la toxicidad del Fe se han identificado en la etapa de plántula, y hay muy pocos estudios sobre la toxicidad del Fe en diferentes etapas. En este estudio, investigamos los rasgos agromorfológicos y fisiológicos en respuesta a la toxicidad del Fe en un panel de diversidad de arroz en las etapas de plántula, vegetativa y reproductiva y aplicamos GWAS para identificar los QTL/genes asociados con estos rasgos. Entre los parámetros agromorfológicos y fisiológicos, la puntuación de bronceado de hojas (LBS) es un parámetro clave para determinar la respuesta de toxicidad de Fe en todas las etapas, y SDW podría ser un parámetro prometedor en la etapa de plántula. Se identificaron un total de 29 QTL en diez cromosomas. Entre ellos, se identificaron tres QTL colocalizados en los cromosomas 5, 6 y 11. Varios QTL identificados en este estudio se superpusieron con QTL identificados previamente a partir del mapeo de QTL biparental y el mapeo de asociación. Se identificaron dos genes que anteriormente se informó que estaban asociados con la homeostasis del hierro, es decir, LOC_Os01g72370 (OsIRO2, OsbHLH056) y LOC_Os04g38570 (OsABCB14). Además, en función del análisis de haplotipos basado en genes, LOC_Os05g16670 se identificó como un gen candidato para el QTL colocalizado en el cromosoma 5 y LOC_Os11g18320 se identificó como un gen candidato para el QTL colocalizado en el cromosoma 11. Los QTL y los genes candidatos identificados en este estudio podrían ser útiles para los programas de mejoramiento de arroz para la tolerancia a la toxicidad del Fe.Files
pdf.pdf
Files
(5.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:89d2a9231d6043fccb7b421ae6c9044e
|
5.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد السمات التي تستجيب لإجهاد سمية الحديد في مراحل مختلفة وتحليل الارتباط على نطاق الجينوم لتحمل سمية الحديد في الأرز (Oryza sativa L.)
- Translated title (French)
- Détermination des caractères répondant au stress de toxicité du fer à différents stades et analyse d'association à l'échelle du génome pour la tolérance à la toxicité du fer dans le riz (Oryza sativa L.)
- Translated title (Spanish)
- Determinación de los rasgos que responden al estrés por toxicidad del hierro en diferentes etapas y análisis de asociación de todo el genoma para la tolerancia a la toxicidad del hierro en el arroz (Oryza sativa L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4306698536
- DOI
- 10.3389/fpls.2022.994560
References
- https://openalex.org/W11532814
- https://openalex.org/W1486597824
- https://openalex.org/W1966756502
- https://openalex.org/W1981775554
- https://openalex.org/W1990109939
- https://openalex.org/W1997424167
- https://openalex.org/W2006166665
- https://openalex.org/W2010802915
- https://openalex.org/W2034726050
- https://openalex.org/W2039863626
- https://openalex.org/W2041970232
- https://openalex.org/W2065871893
- https://openalex.org/W2103159224
- https://openalex.org/W2112446130
- https://openalex.org/W2116227629
- https://openalex.org/W2132527497
- https://openalex.org/W2138098955
- https://openalex.org/W2300134032
- https://openalex.org/W2464409081
- https://openalex.org/W2581121918
- https://openalex.org/W2604508322
- https://openalex.org/W2765935998
- https://openalex.org/W2793970093
- https://openalex.org/W2897268704
- https://openalex.org/W2913362709
- https://openalex.org/W2982546724
- https://openalex.org/W3007258529
- https://openalex.org/W3015811670
- https://openalex.org/W3097912998
- https://openalex.org/W3119182827
- https://openalex.org/W3121754263
- https://openalex.org/W3154934534
- https://openalex.org/W3196289655
- https://openalex.org/W3209541126
- https://openalex.org/W4205738251
- https://openalex.org/W4283271003
- https://openalex.org/W4327841726
- https://openalex.org/W51875158
- https://openalex.org/W762924122