Published September 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Genome-wide association analysis of cotton salt stress response-related sites

Creators

  • 1. Xinjiang Academy of Agricultural Sciences
  • 2. Xinjiang Agricultural University
  • 3. Cotton Research Institute

Description

Abstract Soil salinization is the main abiotic stress factor affecting agricultural production worldwide, and salt stress has a significant impact on plant growth and development. Cotton is one of the most salt-tolerant crops. Its salt tolerance varies greatly depending on the variety, growth stage, organs, and soil salt types. Therefore, the selection and utilization of excellent salt-tolerant germplasm resources and the excavation of excellent salt-tolerant salt and salt resistance genes play important roles in improving cotton production in saline-alkali soils. In this study, we analysed the population structure and genetic diversity of 144 elite Gossypium hirsutum cultivar accessions collected from around the world, and especially from China. Illumina Cotton SNP 70K was used to obtain genome-wide single-nucleotide polymorphism (SNP) data for 149 experimental materials, and 18,432 highly consistent SNP loci were obtained by filtering. PCA (principal component analysis) indicated that 149 upland cotton materials could be divided into 2 subgroups, including subgroup 1 with 78 materials and subgroup 2 with 71 materials. Using the obtained SNP and other marker genotype test results, under salt stress, the salt tolerance traits 3d_Germination_potential, 3d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_rate, 7d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_weight, 3d_Bud_length, 7d_Bud_length, relative_germination_potential, Relative_germination_rate, 7d_Bud_weight_drop_rate, Salt tolerance index 3d_Germination_potential_index, 3d_Bud_length_index, 7d_Bud_length_index, 7d_Bud_weight_index, and 7d_Germination_rate_index were evaluated by genome association analysis. A total of 27 SNP markers closely related to salt tolerance traits and 15 SNP markers closely related to salt tolerance index were detected. At the SNP locus associated with the traits of the bud length decline rate at 7 days, alleles Gh_A01G0034 and Gh_D01G0028 related to plant salt tolerance were detected, and they are related to intracellular transport, membrane microtubule formation and actin network. This study provides a theoretical basis for the selection and breeding of salt-tolerant upland cotton varieties.

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

Translated Description (Arabic)

الملخص تملح التربة هو عامل الإجهاد اللاأحيائي الرئيسي الذي يؤثر على الإنتاج الزراعي في جميع أنحاء العالم، والإجهاد الملحي له تأثير كبير على نمو النبات وتطوره. القطن هو أحد أكثر المحاصيل تحملًا للملوحة. يختلف تحمله للملح اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على التنوع ومرحلة النمو والأعضاء وأنواع ملح التربة. لذلك، يلعب اختيار واستخدام موارد البلازما الجرثومية الممتازة المقاومة للملوحة وحفر جينات ممتازة مقاومة للملح والملح أدوارًا مهمة في تحسين إنتاج القطن في التربة المالحة والقلوية. في هذه الدراسة، قمنا بتحليل البنية السكانية والتنوع الجيني لـ 144 من أصناف غوسيبيوم هيرسوتوم التي تم جمعها من جميع أنحاء العالم، وخاصة من الصين. تم استخدام قطن إلومينا SNP 70K للحصول على بيانات تعدد أشكال النوكليوتيدات الأحادية على مستوى الجينوم (SNP) لـ 149 مادة تجريبية، وتم الحصول على 18432 موقع SNP متسق للغاية عن طريق التصفية. أشار تحليل المكون الرئيسي إلى أنه يمكن تقسيم 149 مادة من قطن المرتفعات إلى مجموعتين فرعيتين، بما في ذلك المجموعة الفرعية 1 التي تحتوي على 78 مادة والمجموعة الفرعية 2 التي تحتوي على 71 مادة. باستخدام نتائج اختبار SNP وغيرها من نتائج اختبار النمط الجيني للعلامة، تحت ضغط الملح، تم تقييم سمات تحمل الملح 3d_Germination_potential، 3d_Bud_length_drop_rate، 7d_Germination_rate، 7d_Bud_length_drop_rate، 7d_Germination_weight، 3d_Bud_length، 7d_Bud_length، relative_germination_potential، Relative_germination_rate، 7d_Bud_weight_drop_rate، مؤشر تحمل الملح 3d_Germination_potential_index، 3d_Bud_length_index، 7d_Bud_length_index، 7d_Bud_weight_index، و 7d_germination_rate_index بواسطة تحليل ارتباط الجينوم. تم اكتشاف ما مجموعه 27 علامة SNP مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بسمات تحمل الملح و 15 علامة SNP مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمؤشر تحمل الملح. في موضع SNP المرتبط بسمات معدل انخفاض طول البراعم في 7 أيام، تم اكتشاف الأليلات Gh_A01G0034 و Gh_D01G0028 المتعلقة بتحمل ملح النبات، وهي مرتبطة بالنقل داخل الخلايا وتشكيل الأنابيب الدقيقة الغشائية وشبكة الأكتين. توفر هذه الدراسة أساسًا نظريًا لاختيار وتربية أصناف القطن المرتفع المقاومة للملوحة.

Translated Description (French)

Résumé La salinisation du sol est le principal facteur de stress abiotique affectant la production agricole dans le monde, et le stress salin a un impact significatif sur la croissance et le développement des plantes. Le coton est l'une des cultures les plus tolérantes au sel. Sa tolérance au sel varie considérablement en fonction de la variété, du stade de croissance, des organes et des types de sel du sol. Par conséquent, la sélection et l'utilisation d'excellentes ressources en germoplasme tolérant le sel et l'excavation d'excellents gènes de résistance au sel et au sel jouent un rôle important dans l'amélioration de la production de coton dans les sols salins-alcalins. Dans cette étude, nous avons analysé la structure de la population et la diversité génétique de 144 accessions de cultivars d'élite de Gossypium hirsutum recueillies dans le monde entier, et en particulier en Chine. Illumina Cotton SNP 70K a été utilisé pour obtenir des données de polymorphisme mononucléotidique (SNP) à l'échelle du génome pour 149 matériaux expérimentaux, et 18 432 locus SNP très cohérents ont été obtenus par filtrage. L'ACP (analyse des composants principaux) a indiqué que 149 matériaux en coton de montagne pouvaient être divisés en 2 sous-groupes, dont le sous-groupe 1 avec 78 matériaux et le sous-groupe 2 avec 71 matériaux. En utilisant le SNP obtenu et d'autres résultats de test de génotype de marqueur, sous stress salin, les traits de tolérance au sel 3d_Germination_potential, 3d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_rate, 7d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_weight, 3d_Bud_length, 7d_Bud_length, relative_germination_potential, Relative_germination_rate, 7d_Bud_weight_drop_rate, Salt tolerance index 3d_Germination_potential_index, 3d_Bud_length_index, 7d_Bud_length_index, 7d_Bud_weight_index et 7d_Germination_rate_index ont été évalués par analyse d'association génomique. Au total, 27 marqueurs SNP étroitement liés aux traits de tolérance au sel et 15 marqueurs SNP étroitement liés à l'indice de tolérance au sel ont été détectés. Au locus SNP associé aux traits du taux de déclin de la longueur des bourgeons à 7 jours, les allèles Gh_A01G0034 et Gh_D01G0028 liés à la tolérance aux sels végétaux ont été détectés, et ils sont liés au transport intracellulaire, à la formation de microtubules membranaires et au réseau d'actine. Cette étude fournit une base théorique pour la sélection et la sélection de variétés de coton des hautes terres tolérantes au sel.

Translated Description (Spanish)

Resumen La salinización del suelo es el principal factor de estrés abiótico que afecta a la producción agrícola en todo el mundo, y el estrés salino tiene un impacto significativo en el crecimiento y desarrollo de las plantas. El algodón es uno de los cultivos más tolerantes a la sal. Su tolerancia a la sal varía mucho según la variedad, la etapa de crecimiento, los órganos y los tipos de sal del suelo. Por lo tanto, la selección y utilización de excelentes recursos de germoplasma tolerantes a la sal y la excavación de excelentes genes de resistencia a la sal y a la sal juegan un papel importante en la mejora de la producción de algodón en suelos alcalinos salinos. En este estudio, analizamos la estructura de la población y la diversidad genética de 144 accesiones de cultivares de élite de Gossypium hirsutum recolectadas de todo el mundo, y especialmente de China. Se utilizó Illumina Cotton SNP 70K para obtener datos de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en todo el genoma para 149 materiales experimentales, y se obtuvieron 18,432 loci de SNP altamente consistentes mediante filtración. El PCA (análisis de componentes principales) indicó que 149 materiales de algodón de tierras altas se podían dividir en 2 subgrupos, incluido el subgrupo 1 con 78 materiales y el subgrupo 2 con 71 materiales. Utilizando el SNP obtenido y otros resultados de la prueba de genotipo de marcador, bajo estrés salino, los rasgos de tolerancia a la sal 3d_Germination_potential, 3d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_rate, 7d_Bud_length_drop_rate, 7d_Germination_weight, 3d_Bud_length, 7d_Bud_length, relative_germination_potential, Relative_germination_rate, 7d_Bud_weight_drop_rate, Salt tolerance index 3d_Germination_potential_index, 3d_Bud_length_index, 7d_Bud_length_index, 7d_Bud_weight_index y 7d_Germination_rate_index se evaluaron mediante análisis de asociación del genoma. Se detectaron un total de 27 marcadores SNP estrechamente relacionados con los rasgos de tolerancia a la sal y 15 marcadores SNP estrechamente relacionados con el índice de tolerancia a la sal. En el locus SNP asociado con los rasgos de la tasa de disminución de la longitud de los brotes a los 7 días, se detectaron los alelos Gh_A01G0034 y Gh_D01G0028 relacionados con la tolerancia a la sal de las plantas, y están relacionados con el transporte intracelular, la formación de microtúbulos de membrana y la red de actina. Este estudio proporciona una base teórica para la selección y el mejoramiento de variedades de algodón de tierras altas tolerantes a la sal.

Files

2021.09.01.458514.full.pdf.pdf

Files (1.0 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
md5:7cdf114aa3f086b55460dc88578209ae
1.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل الارتباط على مستوى الجينوم للمواقع المتعلقة بالاستجابة للإجهاد الناتج عن ملح القطن
Translated title (French)
Analyse d'association à l'échelle du génome des sites liés à la réponse au stress du sel de coton
Translated title (Spanish)
Análisis de asociación de todo el genoma de los sitios relacionados con la respuesta al estrés de la sal de algodón

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3197495763
DOI
10.1101/2021.09.01.458514

Is supplement to
https://openalex.org/W624134361 (Other)
https://openalex.org/W4385758614 (Other)
https://openalex.org/W4377832761 (Other)
https://openalex.org/W4362698825 (Other)
https://openalex.org/W2734951919 (Other)
https://openalex.org/W2366421785 (Other)
https://openalex.org/W2171240147 (Other)
https://openalex.org/W2073342937 (Other)
https://openalex.org/W1976086588 (Other)
https://openalex.org/W1972285992 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1965329188
  • https://openalex.org/W1973291108
  • https://openalex.org/W2004444667
  • https://openalex.org/W2033151532
  • https://openalex.org/W2071513241
  • https://openalex.org/W2090585514
  • https://openalex.org/W2093776734
  • https://openalex.org/W2107356656
  • https://openalex.org/W2120465937
  • https://openalex.org/W2145792266
  • https://openalex.org/W2150101396
  • https://openalex.org/W2161633633
  • https://openalex.org/W2622454901
  • https://openalex.org/W2743082587
  • https://openalex.org/W2749418351
  • https://openalex.org/W2902012935