Published January 24, 2018
| Version v1
Publication
Open
Genome-wide association mapping and genomic prediction for CBSD resistance in Manihot esculenta
Creators
- 1. National Agricultural Research Institute
- 2. Cornell University
- 3. University of Ghana
- 4. International Institute of Tropical Agriculture
Description
Abstract Cassava ( Manihot esculenta Crantz) is an important security crop that faces severe yield loses due to cassava brown streak disease (CBSD). Motivated by the slow progress of conventional breeding, genetic improvement of cassava is undergoing rapid change due to the implementation of quantitative trait loci mapping, Genome-wide association mapping (GWAS), and genomic selection (GS). In this study, two breeding panels were genotyped for SNP markers using genotyping by sequencing and phenotyped for foliar and CBSD root symptoms at five locations in Uganda. Our GWAS study found two regions associated to CBSD, one on chromosome 4 which co-localizes with a Manihot glaziovii introgression segment and one on chromosome 11, which contains a cluster of nucleotide-binding site-leucine-rich repeat ( NBS-LRR ) genes. We evaluated the potential of GS to improve CBSD resistance by assessing the accuracy of seven prediction models. Predictive accuracy values varied between CBSD foliar severity traits at 3 months after planting (MAP) (0.27–0.32), 6 MAP (0.40–0.42) and root severity (0.31–0.42). For all traits, Random Forest and reproducing kernel Hilbert spaces regression showed the highest predictive accuracies. Our results provide an insight into the genetics of CBSD resistance to guide CBSD marker-assisted breeding and highlight the potential of GS to improve cassava breeding.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الكسافا المجردة ( Manihot esculenta Crantz) هي محصول أمني مهم يواجه خسائر شديدة في الغلة بسبب مرض الكسافا البني المتسلسل (CBSD). بدافع من التقدم البطيء في التكاثر التقليدي، يشهد التحسن الجيني للكسافا تغيرًا سريعًا بسبب تنفيذ رسم خرائط مواقع السمات الكمية، ورسم خرائط الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS)، والانتقاء الجيني (GS). في هذه الدراسة، تم تنميط لوحتي تكاثر لعلامات SNP باستخدام التنميط الجيني عن طريق التسلسل وتم تنميطها ظاهريًا للأعراض الجذرية الورقية و CBSD في خمسة مواقع في أوغندا. وجدت دراستنا لـ GWAS منطقتين مرتبطتين بـ CBSD، واحدة على الكروموسوم 4 الذي يتحد مع جزء الاندفاع Manihot glaziovii وواحدة على الكروموسوم 11، الذي يحتوي على مجموعة من جينات التكرار الغني بالليوسين (NBS - LRR ) المرتبطة بالنيوكليوتيدات. قمنا بتقييم إمكانات GS لتحسين مقاومة CBSD من خلال تقييم دقة سبعة نماذج للتنبؤ. تفاوتت قيم الدقة التنبؤية بين سمات الشدة الورقية لـ CBSD بعد 3 أشهر من الزراعة (MAP) (0.27–0.32)، و 6 MAP (0.40-0.42) وشدة الجذر (0.31–0.42). بالنسبة لجميع السمات، أظهر انحدار مساحات راندوم فورست ونواة هيلبرت أعلى درجات الدقة التنبؤية. توفر نتائجنا نظرة ثاقبة على علم الوراثة لمقاومة CBSD لتوجيه التكاثر بمساعدة علامات CBSD وتسليط الضوء على إمكانات GS لتحسين تكاثر المنيهوت.Translated Description (French)
Résumé Le manioc ( Manihot esculenta Crantz) est une culture de sécurité importante qui subit de graves pertes de rendement en raison de la maladie des stries brunes du manioc (CBSD). Motivée par la lenteur des progrès de la sélection conventionnelle, l'amélioration génétique du manioc subit des changements rapides en raison de la mise en œuvre de la cartographie quantitative des locus de caractères, de la cartographie des associations à l'échelle du génome (GWAS) et de la sélection génomique (GS). Dans cette étude, deux panels d'élevage ont été génotypés pour les marqueurs SNP en utilisant le génotypage par séquençage et phénotypés pour les symptômes racinaires foliaires et CBSD à cinq endroits en Ouganda. Notre étude GWAS a révélé deux régions associées à la CBSD, l'une sur le chromosome 4 qui co-localise avec un segment d'introgression Manihot glaziovii et l'autre sur le chromosome 11, qui contient un groupe de gènes répétitifs riches en leucine et site de liaison aux nucléotides ( NBS-LRR ). Nous avons évalué le potentiel de GS pour améliorer la résistance au CBSD en évaluant la précision de sept modèles de prédiction. Les valeurs de précision prédictive variaient entre les traits de gravité foliaire CBSD à 3 mois après la plantation (MAP) (0,27-0,32), 6 MAP (0,40-0,42) et la gravité des racines (0,31-0,42). Pour tous les traits, la régression des espaces de Hilbert de la forêt aléatoire et du noyau reproducteur a montré les précisions prédictives les plus élevées. Nos résultats fournissent un aperçu de la génétique de la résistance à la CBSD pour guider la sélection assistée par marqueurs CBSD et mettent en évidence le potentiel de la GS pour améliorer la sélection du manioc.Translated Description (Spanish)
Resumen La yuca ( Manihot esculenta Crantz) es un cultivo de seguridad importante que se enfrenta a graves pérdidas de rendimiento debido a la enfermedad de la raya marrón de la yuca (CBSD). Motivada por el lento progreso de la cría convencional, la mejora genética de la yuca está experimentando un rápido cambio debido a la implementación del mapeo cuantitativo de loci de rasgos, el mapeo de asociación de todo el genoma (GWAS) y la selección genómica (GS). En este estudio, se genotiparon dos paneles de reproducción para marcadores de SNP utilizando genotipado por secuenciación y fenotipado para síntomas de raíces foliares y CBSD en cinco ubicaciones en Uganda. Nuestro estudio GWAS encontró dos regiones asociadas a CBSD, una en el cromosoma 4 que se localiza conjuntamente con un segmento de introgresión de Manihot glaziovii y otra en el cromosoma 11, que contiene un grupo de genes de repetición rica en leucina ( NBS-LRR ) del sitio de unión a nucleótidos. Evaluamos el potencial de GS para mejorar la resistencia a CBSD mediante la evaluación de la precisión de siete modelos de predicción. Los valores de precisión predictiva variaron entre los rasgos de gravedad foliar CBSD a los 3 meses después de la plantación (MAP) (0.27-0.32), 6 MAP (0.40–0.42) y la gravedad de la raíz (0.31–0.42). Para todos los rasgos, la regresión de espacios de Hilbert de bosque aleatorio y núcleo de reproducción mostró las mayores precisiones predictivas. Nuestros resultados proporcionan una visión de la genética de la resistencia a CBSD para guiar la cría asistida por marcadores de CBSD y resaltar el potencial de GS para mejorar la cría de yuca.Files
s41598-018-19696-1.pdf.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:786eef70c47b9d17b31ac40f5841b713
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رسم خرائط الارتباط على مستوى الجينوم والتنبؤ الجيني لمقاومة CBSD في Manihot esculenta
- Translated title (French)
- Cartographie de l'association à l'échelle du génome et prédiction génomique de la résistance à la CBSD chez Manihot esculenta
- Translated title (Spanish)
- Mapeo de asociación de todo el genoma y predicción genómica para la resistencia a CBSD en Manihot esculenta
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2804103085
- DOI
- 10.1038/s41598-018-19696-1
References
- https://openalex.org/W1558743929
- https://openalex.org/W1928998639
- https://openalex.org/W1939068675
- https://openalex.org/W1970149620
- https://openalex.org/W1972216668
- https://openalex.org/W1975279025
- https://openalex.org/W1977481039
- https://openalex.org/W1982652137
- https://openalex.org/W1983160719
- https://openalex.org/W1994035663
- https://openalex.org/W2023730778
- https://openalex.org/W2027577511
- https://openalex.org/W2030150790
- https://openalex.org/W2033035948
- https://openalex.org/W2033151532
- https://openalex.org/W2034846276
- https://openalex.org/W2042419977
- https://openalex.org/W2046900536
- https://openalex.org/W2048927193
- https://openalex.org/W2061187129
- https://openalex.org/W2064013109
- https://openalex.org/W2065459396
- https://openalex.org/W2070230130
- https://openalex.org/W2071430437
- https://openalex.org/W2075417464
- https://openalex.org/W2077418651
- https://openalex.org/W2079064109
- https://openalex.org/W2088817755
- https://openalex.org/W2102619694
- https://openalex.org/W2102843862
- https://openalex.org/W2104761602
- https://openalex.org/W2110336043
- https://openalex.org/W2110974472
- https://openalex.org/W2119924680
- https://openalex.org/W2127405401
- https://openalex.org/W2129815490
- https://openalex.org/W2130434665
- https://openalex.org/W2130954258
- https://openalex.org/W2134364154
- https://openalex.org/W2141292707
- https://openalex.org/W2144514373
- https://openalex.org/W2148306906
- https://openalex.org/W2153707555
- https://openalex.org/W2155423458
- https://openalex.org/W2159474015
- https://openalex.org/W2160168797
- https://openalex.org/W2161633633
- https://openalex.org/W2195783463
- https://openalex.org/W2230276206
- https://openalex.org/W2279423376
- https://openalex.org/W2299856845
- https://openalex.org/W2301371373
- https://openalex.org/W2338863028
- https://openalex.org/W2340858006
- https://openalex.org/W2414027954
- https://openalex.org/W2502220304
- https://openalex.org/W2510484941
- https://openalex.org/W2553834531
- https://openalex.org/W2576190710
- https://openalex.org/W2612373652
- https://openalex.org/W2734695936
- https://openalex.org/W2738248911
- https://openalex.org/W2745498223
- https://openalex.org/W2748417097
- https://openalex.org/W2911964244
- https://openalex.org/W2949299396
- https://openalex.org/W2949550997
- https://openalex.org/W2951374078
- https://openalex.org/W4249761254
- https://openalex.org/W52465111
- https://openalex.org/W592897681