Published July 17, 2023 | Version v1
Publication Open

Collection of cassava landraces and associated farmers' knowledge, genetic diversity and viral incidence assessment in western Kenya

Creators

  • 1. Egerton University
  • 2. University of Nairobi
  • 3. International Institute of Tropical Agriculture
  • 4. Kenya Agricultural and Livestock Research Organization

Description

Abstract Cassava is a crucial food crop in the western region of Kenya, producing 60% of the country's production. It is mainly grown by small-scale farmers for subsistence use, with any surplus being sold. Many cassava landraces from the western region have been seriously affected by two viral diseases, cassava mosaic disease (CMD) and cassava brown streak disease (CBSD) but have not been conserved, together with associated farmer knowledge, in national or international germplasm repositories. This study aimed at collecting landraces and associated farmers' knowledge, identifying collected cultivars and determining their genetic diversity. In addition, the incidence and distribution of CMD and CBSD was determined. A collection mission was undertaken covering five counties of western Kenya; Kakamega, Bungoma, Busia, Migori and Homabay. A total of 256 cassava samples were collected from 203 households. In addition, leaf samples were taken from 210 perceived improved varieties and genotyped with the landraces using DArTSeq to confirm whether any of the landraces were infact improved varieties. Stakes from the collected landraces were established in the glasshouse for sprouting and subsequent virus indexing. Molecular diagnostics revealed that 60.5% of collected samples were CMD positive with 33.2% of these being East African Cassava Mosaic Virus and 27.3% being African Cassava Mosaic Virus, and 22.7% were CBSD positive with 12.1% being Cassava Brown Streak Virus and 10.6% being Ugandan Cassava Brown Streak Virus. Interestingly CMD causing viruses were found in all the counties but CBSD-associated viruses were not detected in Kakamega or Bungoma counties. Dual infection of the CMD and CBSD-causing viruses were also found on collected cassava landraces from Busia, Homabay and Migori. These results confirm the urgent need for deployment of varieties with dual resistance to CMD and CBSD. Key informant interviews highlight the importance of cooking as well as eating properties of cassava and yield and time to maturity amongst other characteristics. A total of 57 unique genotypes (39 landraces and 18 improved varieties) were identified. Cassava germplasm from western Kenya was found to have low genetic variability, and this, coupled with the incidences of CMD and CBSD emphasizes the urgent development and deployment of varieties with dual virus resistance. Farmer and consumer preferences should be used to inform priority traits in cassava breeding programmes for the region.

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

Translated Description (Arabic)

يعد الكسافا محصولًا غذائيًا حاسمًا في المنطقة الغربية من كينيا، حيث ينتج 60 ٪ من إنتاج البلاد. يزرع بشكل رئيسي من قبل صغار المزارعين لاستخدام الكفاف، مع بيع أي فائض. تأثرت العديد من السلالات البرية للكسافا من المنطقة الغربية بشكل خطير بمرضين فيروسيين، مرض فسيفساء الكسافا (CMD) ومرض خط الكسافا البني (CBSD) ولكن لم يتم الحفاظ عليها، إلى جانب معرفة المزارعين المرتبطة بها، في مستودعات الجراثيم الوطنية أو الدولية. هدفت هذه الدراسة إلى جمع معارف السلالات الأرضية والمزارعين المرتبطين بها، وتحديد الأصناف التي تم جمعها وتحديد تنوعها الجيني. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد حدوث وتوزيع CMD و CBSD. تم القيام بمهمة جمع تغطي خمس مقاطعات في غرب كينيا ؛ كاكاميغا وبونغوما وبوسيا وميغوري وهوماباي. تم جمع ما مجموعه 256 عينة من المنيهوت من 203 أسرة. بالإضافة إلى ذلك، تم أخذ عينات أوراق من 210 أصناف محسنة متصورة وتم تنميطها وراثيًا مع السلالات الأرضية باستخدام DArTSeq لتأكيد ما إذا كان أي من السلالات الأرضية أصنافًا محسنة بالفعل. تم إنشاء حصص من السلالات الأرضية التي تم جمعها في البيت الزجاجي من أجل الانتشار وفهرسة الفيروسات اللاحقة. كشفت التشخيصات الجزيئية أن 60.5 ٪ من العينات التي تم جمعها كانت إيجابية لـ CMD مع 33.2 ٪ من هذه الفيروسات هي فيروسات فسيفساء الكسافا في شرق إفريقيا و 27.3 ٪ من فيروسات فسيفساء الكسافا الأفريقية، و 22.7 ٪ كانت إيجابية لـ CBSD مع 12.1 ٪ من فيروسات سلسلة الكسافا البنية و 10.6 ٪ من فيروسات سلسلة الكسافا البنية الأوغندية. ومن المثير للاهتمام أنه تم العثور على فيروسات CMD المسببة في جميع المقاطعات ولكن لم يتم اكتشاف الفيروسات المرتبطة بـ CBSD في مقاطعتي كاكاميغا أو بونغوما. كما تم العثور على عدوى مزدوجة من CMD والفيروسات المسببة CBSD على سلالات الكسافا التي تم جمعها من بوسيا وهوماباي وميغوري. تؤكد هذه النتائج الحاجة الملحة لنشر الأصناف ذات المقاومة المزدوجة لـ CMD و CBSD. تسلط المقابلات مع مزودي المعلومات الرئيسيين الضوء على أهمية الطهي بالإضافة إلى خصائص تناول الكسافا والمحصول والوقت حتى النضج من بين خصائص أخرى. تم تحديد ما مجموعه 57 نمطًا وراثيًا فريدًا (39 سلالة أرضية و 18 نوعًا محسنًا). وجد أن البلازما الوراثية للكسافا من غرب كينيا ذات تقلبات وراثية منخفضة، وهذا، إلى جانب حالات CMD و CBSD، يؤكد على التطوير والنشر العاجلين للأصناف ذات المقاومة المزدوجة للفيروس. يجب استخدام تفضيلات المزارعين والمستهلكين لإبلاغ السمات ذات الأولوية في برامج تربية الكسافا في المنطقة.

Translated Description (French)

Résumé Le manioc est une culture vivrière cruciale dans la région occidentale du Kenya, produisant 60 % de la production du pays. Il est principalement cultivé par des petits agriculteurs à des fins de subsistance, tout excédent étant vendu. De nombreuses races terrestres de manioc de la région occidentale ont été gravement touchées par deux maladies virales, la maladie de la mosaïque du manioc (CMD) et la maladie de la traînée brune du manioc (CBSD), mais n'ont pas été conservées, ainsi que les connaissances des agriculteurs associées, dans des dépôts de germoplasme nationaux ou internationaux. Cette étude visait à collecter les races primitives et les connaissances associées des agriculteurs, à identifier les cultivars collectés et à déterminer leur diversité génétique. De plus, l'incidence et la distribution de la CMD et de la CBSD ont été déterminées. Une mission de collecte a été entreprise couvrant cinq comtés de l'ouest du Kenya ; Kakamega, Bungoma, Busia, Migori et Homabay. Au total, 256 échantillons de manioc ont été collectés auprès de 203 ménages. En outre, des échantillons de feuilles ont été prélevés sur 210 variétés améliorées perçues et génotypés avec les races primitives à l'aide de DArTSeq pour confirmer si l'une des races primitives était effectivement des variétés améliorées. Des piquets provenant des races primitives collectées ont été établis dans la serre pour la germination et l'indexation subséquente du virus. Les diagnostics moléculaires ont révélé que 60,5 % des échantillons prélevés étaient positifs au CMD, 33,2 % d'entre eux étant le virus de la mosaïque du manioc en Afrique de l'Est et 27,3 % étant le virus de la mosaïque du manioc en Afrique, et 22,7 % étaient positifs au CBSD, 12,1 % étant le virus de la traînée brune du manioc et 10,6 % étant le virus de la traînée brune du manioc en Ouganda. Il est intéressant de noter que des virus causant la CMD ont été trouvés dans tous les comtés, mais que des virus associés à la CBSD n'ont pas été détectés dans les comtés de Kakamega ou de Bungoma. Une double infection par les virus à l'origine de la CMD et de la CBSD a également été détectée sur les races primitives de manioc recueillies à Busia, Homabay et Migori. Ces résultats confirment l'urgence du déploiement de variétés à double résistance à la CMD et à la CBSD. Les entretiens avec les informateurs clés soulignent l'importance de la cuisson ainsi que des propriétés alimentaires du manioc et du rendement et du temps jusqu'à la maturité, entre autres caractéristiques. Au total, 57 génotypes uniques (39 races primitives et 18 variétés améliorées) ont été identifiés. Il a été constaté que le germoplasme du manioc de l'ouest du Kenya présente une faible variabilité génétique, ce qui, associé à l'incidence de la CMD et de la CBSD, met l'accent sur le développement et le déploiement urgents de variétés présentant une double résistance au virus. Les préférences des agriculteurs et des consommateurs devraient être utilisées pour éclairer les traits prioritaires dans les programmes de sélection du manioc pour la région.

Translated Description (Spanish)

La yuca es un cultivo alimentario crucial en la región occidental de Kenia, que produce el 60% de la producción del país. Es cultivado principalmente por pequeños agricultores para uso de subsistencia, con cualquier excedente que se venda. Muchas variedades autóctonas de yuca de la región occidental se han visto gravemente afectadas por dos enfermedades virales, la enfermedad del mosaico de la yuca (CMD) y la enfermedad de la raya marrón de la yuca (CBSD), pero no se han conservado, junto con el conocimiento asociado de los agricultores, en depósitos de germoplasma nacionales o internacionales. Este estudio tuvo como objetivo recolectar las variedades autóctonas y el conocimiento de los agricultores asociados, identificar los cultivares recolectados y determinar su diversidad genética. Además, se determinó la incidencia y distribución de CMD y CBSD. Se llevó a cabo una misión de recolección que abarcó cinco condados del oeste de Kenia: Kakamega, Bungoma, Busia, Migori y Homabay. Se recogieron un total de 256 muestras de yuca de 203 hogares. Además, se tomaron muestras de hojas de 210 variedades mejoradas percibidas y se genotiparon con las variedades autóctonas utilizando DArTSeq para confirmar si alguna de las variedades autóctonas era realmente una variedad mejorada. Se establecieron estacas de las variedades autóctonas recolectadas en el invernadero para la germinación y posterior indexación del virus. Los diagnósticos moleculares revelaron que el 60.5% de las muestras recolectadas eran CMD positivas, el 33.2% de estas eran del virus del mosaico de la yuca del este de África y el 27.3% eran del virus del mosaico de la yuca africana, y el 22.7% eran CBSD positivas, el 12.1% eran del virus de la raya marrón de la yuca y el 10.6% eran del virus de la raya marrón de la yuca de Uganda. Curiosamente, se encontraron virus causantes de CMD en todos los condados, pero no se detectaron virus asociados a CBSD en los condados de Kakamega o Bungoma. También se encontraron infecciones duales de los virus causantes de CMD y CBSD en las variedades autóctonas de yuca recolectadas de Busia, Homabay y Migori. Estos resultados confirman la necesidad urgente de desplegar variedades con doble resistencia a CMD y CBSD. Las entrevistas con informantes clave destacan la importancia de cocinar, así como las propiedades alimenticias de la yuca y el rendimiento y el tiempo de maduración, entre otras características. Se identificaron un total de 57 genotipos únicos (39 variedades autóctonas y 18 variedades mejoradas). Se encontró que el germoplasma de yuca del oeste de Kenia tiene una baja variabilidad genética, y esto, junto con las incidencias de CMD y CBSD, enfatiza el desarrollo urgente y el despliegue de variedades con doble resistencia al virus. Las preferencias de los agricultores y los consumidores deben utilizarse para informar los rasgos prioritarios en los programas de mejoramiento de yuca para la región.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.5 MB)

⚠️ 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
md5:734988a2942244ec61ca82e664a69437
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
جمع سلالات نبات الكسافا وما يرتبط بها من معرفة المزارعين والتنوع الوراثي وتقييم الإصابة الفيروسية في غرب كينيا
Translated title (French)
Collecte des variétés de manioc et évaluation des connaissances, de la diversité génétique et de l'incidence virale des agriculteurs associés dans l'ouest du Kenya
Translated title (Spanish)
Colección de variedades autóctonas de yuca y conocimientos asociados de los agricultores, diversidad genética y evaluación de la incidencia viral en el oeste de Kenia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4384523065
DOI
10.21203/rs.3.rs-3156124/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4385587562 (Other)
https://openalex.org/W4243458146 (Other)
https://openalex.org/W2756931858 (Other)
https://openalex.org/W2387850526 (Other)
https://openalex.org/W2189286888 (Other)
https://openalex.org/W2146529660 (Other)
https://openalex.org/W2114257139 (Other)
https://openalex.org/W2035679452 (Other)
https://openalex.org/W2032433254 (Other)
https://openalex.org/W1917010051 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1479942677
  • https://openalex.org/W1906215652
  • https://openalex.org/W1958302430
  • https://openalex.org/W1977601452
  • https://openalex.org/W1984001443
  • https://openalex.org/W2006312912
  • https://openalex.org/W2030078051
  • https://openalex.org/W2048927193
  • https://openalex.org/W2068697952
  • https://openalex.org/W2087029123
  • https://openalex.org/W2097706568
  • https://openalex.org/W2104761602
  • https://openalex.org/W2107397187
  • https://openalex.org/W2130041145
  • https://openalex.org/W2135462736
  • https://openalex.org/W2145810173
  • https://openalex.org/W2221381666
  • https://openalex.org/W2287489824
  • https://openalex.org/W2525306463
  • https://openalex.org/W2582775715
  • https://openalex.org/W2729364580
  • https://openalex.org/W2758068926
  • https://openalex.org/W3024846360
  • https://openalex.org/W3039902788
  • https://openalex.org/W3195948202
  • https://openalex.org/W4200457842
  • https://openalex.org/W4283261472
  • https://openalex.org/W4313826145
  • https://openalex.org/W4319781736
  • https://openalex.org/W4386329284
  • https://openalex.org/W50118476