Published May 25, 2020
| Version v1
Publication
Open
Genome Wide Association Mapping of Spot Blotch Resistance at Seedling and Adult Plant Stages in Barley
Creators
- 1. Banaras Hindu University
- 2. Narendra Dev University of Agriculture and Technology
- 3. Washington State University
- 4. University of Jordan
Description
Barley spot blotch (SB) caused by Cochliobolus sativus is one of the major constrains to barley production in warmer regions worldwide. The study was undertaken to identify and estimate effects of loci underlying quantitative resistance to SB at the seedling and adult plant stages. A panel of 261 high input (HI-AM) barley genotypes consisting of released cultivars, advanced breeding lines, and landraces, was screened for resistance to spot blotch. The seedling resistance screening was conducted using two virulent isolates from Morocco (ICSB3 and SB54) while the adult plant stage resistance was evaluated at two hot spot locations, Faizabad and Varanasi, in India under artificial inoculation using a mixture of 10-prevalent virulent isolates. The HI-AM panel was genotyped using DaRT-Seq high-throughput genotyping platform. Genome wide association mapping (GWAM) was conducted using PAV/SNP markers, for seedling and adult plant resistance. Both GLM and MLM model were employed in TASSEL (v 5.0) using principal component analysis and Kinship Matrix as covariates. Final disease rating and Area Under Disease Progress Curve (AUDPC) were used for the evaluation of adult stage plant resistance. The GWAM analysis indicated 23 QTL at the seedling stage (14 for isolate ICSB3 and 9 for isolate SB54), while 15 QTL were detected at the adult plant stage resistance (6 at Faizabad and 9 at Varanasi) and 5 for AUDPC based resistance at Varanasi. Common QTL at seedling and adult plant stages were found across all barley chromosomes. Seedling stage QTL explained together 73.24% of the variance for seedling resistance to isolate ICSB3 and 49.26% for isolate SB54. Whereas, QTL for adult plant stage resistance explained together 38.32%, 44.09% and 26.42% of the variance at Faizabad and Varanasi and AUDPC at Varanasi, respectively. Several QTL identified in this study were also reported in previous studies using bi-parental and association mapping populations, corroborating our results. The promising QTL detected at both stages, once validated, can be used for Marker assisted selection (MAS) in spot blotch resistance barley breeding program.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
بقعة الشعير (SB) التي يسببها Cochliobolus sativus هي واحدة من القيود الرئيسية على إنتاج الشعير في المناطق الأكثر دفئًا في جميع أنحاء العالم. تم إجراء الدراسة لتحديد وتقدير آثار المواضع الكامنة وراء المقاومة الكمية لـ SB في مراحل الشتلات والنباتات البالغة. تم فحص لوحة من 261 نمطًا وراثيًا من الشعير عالي الإدخال (HI - AM) تتكون من أصناف تم إطلاقها وخطوط تكاثر متقدمة وسلالات أرضية لمقاومة البقع. تم إجراء فحص مقاومة الشتلات باستخدام عزلتين خبيثتين من المغرب (ICSB3 و SB54) بينما تم تقييم مقاومة مرحلة النبات البالغ في موقعين ساخنين، فايز أباد وفاراناسي، في الهند تحت التلقيح الاصطناعي باستخدام خليط من 10 عزلات خبيثة منتشرة. تم تصميم لوحة HI - AM باستخدام منصة التنميط الجيني عالية الإنتاجية DaRT - Seq. تم إجراء رسم خرائط الارتباط على نطاق الجينوم (GWAM) باستخدام علامات PAV/SNP، لمقاومة الشتلات والنباتات البالغة. تم استخدام كل من نموذج GLM و MLM في الشرابة (الإصدار 5.0) باستخدام تحليل المكونات الرئيسية ومصفوفة القرابة كمتغيرات مشتركة. تم استخدام التصنيف النهائي للمرض ومنحنى تقدم المنطقة تحت المرض (AUDPC) لتقييم مقاومة النبات في مرحلة البلوغ. أشار تحليل GWAM إلى 23 QTL في مرحلة الشتلات (14 لعزل ICSB3 و 9 لعزل SB54)، في حين تم اكتشاف 15 QTL في مقاومة مرحلة النبات البالغ (6 في فايز أباد و 9 في فاراناسي) و 5 للمقاومة القائمة على AUDPC في فاراناسي. تم العثور على QTL الشائعة في مراحل الشتلات والنباتات البالغة في جميع كروموسومات الشعير. أوضحت مرحلة الشتلات QTL معًا 73.24 ٪ من التباين لمقاومة الشتلات لعزل ICSB3 و 49.26 ٪ لعزل SB54. بينما، أوضحت QTL لمقاومة مرحلة النبات للبالغين معًا 38.32 ٪ و 44.09 ٪ و 26.42 ٪ من التباين في Faizabad و Varanasi و AUDPC في Varanasi، على التوالي. كما تم الإبلاغ عن العديد من QTL المحددة في هذه الدراسة في دراسات سابقة باستخدام مجموعات رسم الخرائط ثنائية الوالدين والجمعيات، مما يؤكد نتائجنا. يمكن استخدام QTL الواعد الذي تم اكتشافه في كلتا المرحلتين، بمجرد التحقق من صحته، للاختيار بمساعدة العلامة (MAS) في برنامج تكاثر الشعير المقاوم للبقع.Translated Description (French)
La tache de tache d'orge (SB) causée par Cochliobolus sativus est l'une des principales contraintes à la production d'orge dans les régions plus chaudes du monde. L'étude a été entreprise pour identifier et estimer les effets des loci sous-jacents à la résistance quantitative au SB aux stades des semis et des plantes adultes. Un panel de 261 génotypes d'orge à fort apport (HI-AM) composé de cultivars relâchés, de lignées de reproduction avancées et de races primitives, a été criblé pour la résistance à la tache tachetée. Le criblage de la résistance des semis a été effectué à l'aide de deux isolats virulents du Maroc (ICSB3 et SB54) tandis que la résistance au stade de la plante adulte a été évaluée à deux endroits chauds, Faizabad et Varanasi, en Inde, sous inoculation artificielle à l'aide d'un mélange d'isolats virulents à 10 prévalents. Le panel HI-AM a été génotypé à l'aide de la plateforme de génotypage à haut débit DaRT-Seq. La cartographie d'association à l'échelle du génome (GWAM) a été réalisée à l'aide de marqueurs PAV/SNP, pour la résistance des semis et des plantes adultes. Les modèles GLM et MLM ont été utilisés dans TASSEL (v 5.0) en utilisant l'analyse en composantes principales et la matrice de parenté comme covariables. L'évaluation finale de la maladie et la courbe de progression de la zone sous la maladie (AUDPC) ont été utilisées pour l'évaluation de la résistance des plantes au stade adulte. L'analyse GWAM a indiqué 23 QTL au stade des semis (14 pour l'isolat ICSB3 et 9 pour l'isolat SB54), tandis que 15 QTL ont été détectés au stade de la résistance des plantes adultes (6 à Faizabad et 9 à Varanasi) et 5 pour la résistance à base d'AUDPC à Varanasi. Des QTL communs aux stades des plants et des plantes adultes ont été trouvés sur tous les chromosomes de l'orge. Le QTL au stade des semis expliquait ensemble 73,24 % de la variance pour la résistance des semis à l'isolat ICSB3 et 49,26 % pour l'isolat SB54. ATTENDU que le QTL pour la résistance au stade de plante adulte expliquait ensemble 38,32 %, 44,09 % et 26,42 % de la variance à Faizabad et Varanasi et AUDPC à Varanasi, respectivement. Plusieurs QTL identifiés dans cette étude ont également été rapportés dans des études antérieures utilisant des populations de cartographie bi-parentale et d'association, corroborant nos résultats. Le QTL prometteur détecté aux deux stades, une fois validé, peut être utilisé pour la sélection assistée par marqueur (Mas) dans le programme de sélection de l'orge résistant aux taches.Translated Description (Spanish)
La mancha de cebada (SB) causada por Cochliobolus sativus es una de las principales limitaciones para la producción de cebada en las regiones más cálidas del mundo. El estudio se realizó para identificar y estimar los efectos de los loci subyacentes a la resistencia cuantitativa al SB en las etapas de plántulas y plantas adultas. Un panel de 261 genotipos de cebada de alto insumo (HI-AM) que consisten en cultivares liberados, líneas de reproducción avanzadas y variedades autóctonas, se analizó para determinar la resistencia a la mancha. El cribado de resistencia de plántulas se realizó utilizando dos aislados virulentos de Marruecos (ICSB3 y SB54), mientras que la resistencia en la etapa de planta adulta se evaluó en dos ubicaciones de puntos calientes, Faizabad y Varanasi, en la India bajo inoculación artificial utilizando una mezcla de aislados virulentos 10-prevalentes. El panel HI-AM se genotipó utilizando la plataforma de genotipado de alto rendimiento DaRT-Seq. El mapeo de asociación amplia del genoma (GWAM) se realizó utilizando marcadores PAV/SNP, para la resistencia de las plántulas y las plantas adultas. Tanto el modelo GLM como el MLM se emplearon en TASSEL (v 5.0) utilizando el análisis de componentes principales y la matriz de parentesco como covariables. La clasificación final de la enfermedad y el área bajo la curva de progreso de la enfermedad (AUDPC) se utilizaron para la evaluación de la resistencia de la planta en la etapa adulta. El análisis de GWAM indicó 23 QTL en la etapa de plántula (14 para el aislado ICSB3 y 9 para el aislado SB54), mientras que se detectaron 15 QTL en la resistencia en la etapa de planta adulta (6 en Faizabad y 9 en Varanasi) y 5 para la resistencia basada en AUDPC en Varanasi. Se encontraron QTL comunes en las etapas de plántulas y plantas adultas en todos los cromosomas de cebada. El QTL de la etapa de plántulas explicó en conjunto el 73.24% de la varianza para la resistencia de las plántulas para aislar ICSB3 y el 49.26% para el aislado SB54. Considerando que, el QTL para la resistencia en etapa de planta adulta explicó en conjunto el 38.32%, 44.09% y 26.42% de la varianza en Faizabad y Varanasi y AUDPC en Varanasi, respectivamente. Varios QTL identificados en este estudio también se informaron en estudios previos utilizando poblaciones de mapeo biparentales y de asociación, lo que corrobora nuestros resultados. El QTL prometedor detectado en ambas etapas, una vez validado, se puede utilizar para la selección asistida por marcadores (MAS) en el programa de mejoramiento de cebada con resistencia a manchas.Files
pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d5af1b8eca9b5e49d5732936354f20ce
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رسم خرائط الجينوم على نطاق واسع لمقاومة بقع البقع في مراحل الشتلات والنباتات البالغة في الشعير
- Translated title (French)
- Cartographie de l'association à l'échelle du génome de la résistance aux taches aux stades des semis et des plantes adultes dans l'orge
- Translated title (Spanish)
- Mapeo de asociación del genoma de la resistencia a la mancha en etapas de plántulas y plantas adultas en cebada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3026807542
- DOI
- 10.3389/fpls.2020.00642
References
- https://openalex.org/W108612330
- https://openalex.org/W114889681
- https://openalex.org/W1166089223
- https://openalex.org/W1703902475
- https://openalex.org/W1963543646
- https://openalex.org/W1968400371
- https://openalex.org/W1969227508
- https://openalex.org/W1977986234
- https://openalex.org/W1981196888
- https://openalex.org/W1986476861
- https://openalex.org/W1990054658
- https://openalex.org/W2011146083
- https://openalex.org/W2032107685
- https://openalex.org/W2033150146
- https://openalex.org/W2034563343
- https://openalex.org/W2034982465
- https://openalex.org/W2039632966
- https://openalex.org/W2041973083
- https://openalex.org/W2061549418
- https://openalex.org/W2064301248
- https://openalex.org/W2068908196
- https://openalex.org/W2092806862
- https://openalex.org/W2095328049
- https://openalex.org/W2098126593
- https://openalex.org/W2101745561
- https://openalex.org/W2110035718
- https://openalex.org/W2111889326
- https://openalex.org/W2118476033
- https://openalex.org/W2124020140
- https://openalex.org/W2133327680
- https://openalex.org/W2139911862
- https://openalex.org/W2145083705
- https://openalex.org/W2148636100
- https://openalex.org/W2153439755
- https://openalex.org/W2164690128
- https://openalex.org/W2489827487
- https://openalex.org/W2536029123
- https://openalex.org/W2606768088
- https://openalex.org/W2736817224
- https://openalex.org/W2776704105
- https://openalex.org/W2780833243
- https://openalex.org/W2790461635
- https://openalex.org/W2801032591
- https://openalex.org/W2802127782
- https://openalex.org/W286126482
- https://openalex.org/W2908463340
- https://openalex.org/W3141077149