Published November 1, 2017
| Version v1
Publication
Open
Genetic analysis of tropical quality protein maize (Zea mays L.) germplasm
Creators
- 1. International Maize and Wheat Improvement Center
- 2. Mississippi State University
- 3. University of Nairobi
Description
Abstract Maize ( Zea mays L.) is an important source of carbohydrates and protein in the diet in sub-Saharan Africa. The objectives of this study were to (i) estimate general (GCA) and specific combining abilities (SCA) of 13 new quality protein maize (QPM) lines in a diallel under stress and non-stress conditions, (ii) compare observed and predicted performance of QPM hybrids, (iii) characterize genetic diversity among the 13 QPM lines using single nucleotide polymorphism (SNP) markers and assess the relationship between genetic distance and hybrid performance, and (iv) assess diversity and population structure in 116 new QPM inbred lines as compared to eight older tropical QPM lines and 15 non-QPM lines. The GCA and SCA effects were significant for most traits under optimal conditions, indicating that both additive and non-additive genetic effects were important for inheritance of the traits. Additive genetic effects appeared to govern inheritance of most traits under optimal conditions and across environments. Non-additive genetic effects were more important for inheritance of grain yield but additive effects controlled most agronomic traits under drought stress conditions. Inbred lines CKL08056, CKL07292, and CKL07001 had desirable GCA effects for grain yield across drought stress and non-stress conditions. Prediction efficiency for grain yield was highest under optimal conditions. The classification of 139 inbred lines with 95 SNPs generated six clusters, four of which contained 10 or fewer lines, and 16 lines of mixed co-ancestry. There was good agreement between Neighbor Joining dendrogram and Structure classification. The QPM lines used in the diallel were nearly uniformly spread throughout the dendrogram. There was no relationship between genetic distance and grain yield in either the optimal or stressed environments in this study. The genetic diversity in mid-altitude maize germplasm is ample, and the addition of the QPM germplasm did not increase it measurably.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد الذرة الصفراء ( Zea mays L.) مصدرًا مهمًا للكربوهيدرات والبروتين في النظام الغذائي في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. كانت أهداف هذه الدراسة هي (1) تقدير القدرات العامة (GCA) وقدرات الجمع المحددة (SCA) لـ 13 خطًا جديدًا من الذرة البروتينية عالية الجودة (QPM) في قرص تحت ظروف الإجهاد وعدم الإجهاد، (2) مقارنة الأداء الملحوظ والمتوقع للهجين QPM، (3) توصيف التنوع الجيني بين خطوط QPM الـ 13 باستخدام علامات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) وتقييم العلاقة بين المسافة الجينية والأداء الهجين، و (4) تقييم التنوع والبنية السكانية في 116 خطًا جديدًا من الفطريات QPM مقارنة بثمانية خطوط QPM استوائية أقدم و 15 خطًا غير QPM. كانت تأثيرات GCA و SCA مهمة لمعظم السمات في ظل الظروف المثلى، مما يشير إلى أن كل من التأثيرات الوراثية المضافة وغير المضافة كانت مهمة لوراثة السمات. يبدو أن التأثيرات الوراثية المضافة تحكم وراثة معظم السمات في ظل الظروف المثلى وعبر البيئات. كانت التأثيرات الوراثية غير المضافة أكثر أهمية لوراثة محصول الحبوب، لكن التأثيرات المضافة سيطرت على معظم السمات الزراعية في ظل ظروف إجهاد الجفاف. كان للخطوط الفطرية CKL08056 و CKL07292 و CKL07001 تأثيرات مرغوبة على محصول الحبوب عبر ظروف الجفاف وعدم الإجهاد. كانت كفاءة التنبؤ بمحصول الحبوب أعلى في ظل الظروف المثلى. أنتج تصنيف 139 خطًا أصليًا مع 95 SNPs ست مجموعات، أربعة منها تحتوي على 10 خطوط أو أقل، و 16 خطًا من النسل المشترك المختلط. كان هناك اتفاق جيد بين الجار ينضم إلى dendrogram وتصنيف الهيكل. كانت خطوط QPM المستخدمة في الدياليل منتشرة بشكل موحد تقريبًا في جميع أنحاء dendrogram. لم تكن هناك علاقة بين المسافة الوراثية وغلة الحبوب سواء في البيئات المثلى أو المجهدة في هذه الدراسة. التنوع الجيني في البلازما الوراثية للذرة على ارتفاعات متوسطة وافر، وإضافة البلازما الوراثية QPM لم تزدها بشكل ملحوظ.Translated Description (French)
Résumé Le maïs ( Zea mays L.) est une source importante de glucides et de protéines dans l'alimentation en Afrique subsaharienne. Les objectifs de cette étude étaient (i) d'estimer les capacités de combinaison générale (GCA) et spécifique (SCA) de 13 nouvelles lignées de maïs protéique de qualité (QPM) dans un diallèle dans des conditions de stress et de non-stress, (ii) de comparer les performances observées et prévues des hybrides QPM, (iii) de caractériser la diversité génétique parmi les 13 lignées QPM à l'aide de marqueurs de polymorphisme mononucléotidique (SNP) et d'évaluer la relation entre la distance génétique et les performances hybrides, et (iv) d'évaluer la diversité et la structure de la population dans 116 nouvelles lignées QPM consanguines par rapport à huit lignées QPM tropicales plus anciennes et 15 lignées non QPM. Les effets de l'ACG et de l'ACS étaient significatifs pour la plupart des caractères dans des conditions optimales, ce qui indique que les effets génétiques additifs et non additifs étaient importants pour l'hérédité des caractères. Les effets génétiques additifs semblaient régir l'hérédité de la plupart des caractères dans des conditions optimales et dans tous les environnements. Les effets génétiques non additifs étaient plus importants pour l'hérédité du rendement céréalier, mais les effets additifs contrôlaient la plupart des traits agronomiques dans des conditions de stress de sécheresse. Les lignées consanguines CKL08056, CKL07292 et CKL07001 avaient des effets GCA souhaitables pour le rendement en grains dans des conditions de stress de sécheresse et de non-stress. L'efficacité de prédiction pour le rendement en grains était la plus élevée dans des conditions optimales. La classification de 139 lignées consanguines avec 95 SNP a généré six grappes, dont quatre contenaient 10 lignées ou moins, et 16 lignées de cohabitation mixte. Il y avait un bon accord entre le dendrogramme d'adhésion du voisin et la classification de la structure. Les lignes QPM utilisées dans le diallèle étaient presque uniformément réparties dans tout le dendrogramme. Il n'y avait aucune relation entre la distance génétique et le rendement en grains dans les environnements optimaux ou stressés de cette étude. La diversité génétique dans le germoplasme du maïs de mi-altitude est ample, et l'ajout du germoplasme QPM ne l'a pas augmenté de manière mesurable.Translated Description (Spanish)
El maíz ( Zea mays L.) es una fuente importante de carbohidratos y proteínas en la dieta del África subsahariana. Los objetivos de este estudio fueron (i) estimar las capacidades de combinación general (GCA) y específica (SCA) de 13 nuevas líneas de maíz proteico de calidad (QPM) en un dialelo en condiciones de estrés y no estrés, (ii) comparar el rendimiento observado y previsto de los híbridos QPM, (iii) caracterizar la diversidad genética entre las 13 líneas QPM utilizando marcadores de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) y evaluar la relación entre la distancia genética y el rendimiento híbrido, y (iv) evaluar la diversidad y la estructura de la población en 116 nuevas líneas endogámicas QPM en comparación con ocho líneas tropicales QPM más antiguas y 15 líneas no QPM. Los efectos de GCA y SCA fueron significativos para la mayoría de los rasgos en condiciones óptimas, lo que indica que tanto los efectos genéticos aditivos como los no aditivos fueron importantes para la herencia de los rasgos. Los efectos genéticos aditivos parecieron gobernar la herencia de la mayoría de los rasgos en condiciones óptimas y en todos los entornos. Los efectos genéticos no aditivos fueron más importantes para la herencia del rendimiento del grano, pero los efectos aditivos controlaron la mayoría de los rasgos agronómicos en condiciones de estrés por sequía. Las líneas endogámicas CKL08056, CKL07292 y CKL07001 tuvieron efectos de GCA deseables para el rendimiento de grano en condiciones de estrés por sequía y sin estrés. La eficiencia de predicción para el rendimiento de grano fue mayor en condiciones óptimas. La clasificación de 139 líneas endogámicas con 95 SNP generó seis grupos, cuatro de los cuales contenían 10 o menos líneas y 16 líneas de coancestría mixta. Hubo un buen acuerdo entre el dendrograma de Unión de Vecinos y la clasificación de Estructura. Las líneas de QPM utilizadas en el diallel se extendieron casi uniformemente por todo el dendrograma. No hubo relación entre la distancia genética y el rendimiento de grano en los entornos óptimos o estresados en este estudio. La diversidad genética en el germoplasma de maíz de altitud media es amplia, y la adición del germoplasma QPM no lo aumentó de manera mensurable.Files
s10681-017-2048-4.pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:58b51956f39f77d366001b50cbdbecf1
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليل الوراثي للذرة البروتينية ذات الجودة الاستوائية (Zea mays L.) germplasm
- Translated title (French)
- Analyse génétique du germoplasme de la protéine de maïs de qualité tropicale (Zea mays L.)
- Translated title (Spanish)
- Análisis genético de germoplasma de maíz proteico de calidad tropical (Zea mays L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2766083643
- DOI
- 10.1007/s10681-017-2048-4
References
- https://openalex.org/W1149437902
- https://openalex.org/W1509335933
- https://openalex.org/W1525780099
- https://openalex.org/W1525873421
- https://openalex.org/W1531110818
- https://openalex.org/W1583329184
- https://openalex.org/W1605189749
- https://openalex.org/W1970586595
- https://openalex.org/W1972605350
- https://openalex.org/W1974494621
- https://openalex.org/W1975992637
- https://openalex.org/W1979395146
- https://openalex.org/W1980111284
- https://openalex.org/W1981521337
- https://openalex.org/W1984474552
- https://openalex.org/W1989926691
- https://openalex.org/W1993091383
- https://openalex.org/W1998556377
- https://openalex.org/W1999501638
- https://openalex.org/W2001864728
- https://openalex.org/W2007569572
- https://openalex.org/W2008311075
- https://openalex.org/W2008830181
- https://openalex.org/W2014873803
- https://openalex.org/W2018559702
- https://openalex.org/W2023756488
- https://openalex.org/W2026377284
- https://openalex.org/W2032516636
- https://openalex.org/W2032615879
- https://openalex.org/W2043182251
- https://openalex.org/W2043190870
- https://openalex.org/W2044536098
- https://openalex.org/W2045378085
- https://openalex.org/W2050118884
- https://openalex.org/W2052816867
- https://openalex.org/W2053135024
- https://openalex.org/W2055970323
- https://openalex.org/W2066926780
- https://openalex.org/W2070121494
- https://openalex.org/W207119799
- https://openalex.org/W2073422013
- https://openalex.org/W2079539454
- https://openalex.org/W2080050368
- https://openalex.org/W2081349442
- https://openalex.org/W2081780056
- https://openalex.org/W2084063179
- https://openalex.org/W2088491979
- https://openalex.org/W2090082329
- https://openalex.org/W2094000658
- https://openalex.org/W2095276041
- https://openalex.org/W2095543539
- https://openalex.org/W2098126593
- https://openalex.org/W2101631181
- https://openalex.org/W2137920908
- https://openalex.org/W2140920259
- https://openalex.org/W2141088880
- https://openalex.org/W2141616651
- https://openalex.org/W2149779687
- https://openalex.org/W2159755944
- https://openalex.org/W2280248953
- https://openalex.org/W2340065630
- https://openalex.org/W2468855872
- https://openalex.org/W2502028384
- https://openalex.org/W2744843684
- https://openalex.org/W4230921330
- https://openalex.org/W4248924859
- https://openalex.org/W985512971