Published December 6, 2022 | Version v1
Publication Open

Two decades of association mapping: Insights on disease resistance in major crops

Creators

  • 1. Plant (United States)
  • 2. University of Georgia
  • 3. United States Department of Agriculture
  • 4. Purdue University West Lafayette
  • 5. Dr. Rajendra Prasad Central Agriculture University
  • 6. Central Agricultural University
  • 7. Indian Institute of Pulses Research
  • 8. Indian Council of Agricultural Research
  • 9. University of Southern Queensland
  • 10. Iowa State University
  • 11. Sher-e-Kashmir University of Agricultural Sciences and Technology of Kashmir
  • 12. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics
  • 13. Fort Valley State University
  • 14. Montana State University
  • 15. West Virginia State University
  • 16. International Maize and Wheat Improvement Center
  • 17. Shandong Academy of Agricultural Sciences

Description

Climate change across the globe has an impact on the occurrence, prevalence, and severity of plant diseases. About 30% of yield losses in major crops are due to plant diseases; emerging diseases are likely to worsen the sustainable production in the coming years. Plant diseases have led to increased hunger and mass migration of human populations in the past, thus a serious threat to global food security. Equipping the modern varieties/hybrids with enhanced genetic resistance is the most economic, sustainable and environmentally friendly solution. Plant geneticists have done tremendous work in identifying stable resistance in primary genepools and many times other than primary genepools to breed resistant varieties in different major crops. Over the last two decades, the availability of crop and pathogen genomes due to advances in next generation sequencing technologies improved our understanding of trait genetics using different approaches. Genome-wide association studies have been effectively used to identify candidate genes and map loci associated with different diseases in crop plants. In this review, we highlight successful examples for the discovery of resistance genes to many important diseases. In addition, major developments in association studies, statistical models and bioinformatic tools that improve the power, resolution and the efficiency of identifying marker-trait associations. Overall this review provides comprehensive insights into the two decades of advances in GWAS studies and discusses the challenges and opportunities this research area provides for breeding resistant varieties.

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

Translated Description (Arabic)

يؤثر تغير المناخ في جميع أنحاء العالم على حدوث الأمراض النباتية وانتشارها وشدتها. ويعزى حوالي 30 ٪ من خسائر الغلة في المحاصيل الرئيسية إلى الأمراض النباتية ؛ ومن المرجح أن تؤدي الأمراض الناشئة إلى تفاقم الإنتاج المستدام في السنوات المقبلة. أدت الأمراض النباتية إلى زيادة الجوع والهجرة الجماعية للسكان في الماضي، وبالتالي تهديد خطير للأمن الغذائي العالمي. إن تزويد الأصناف/الهجينة الحديثة بمقاومة وراثية معززة هو الحل الأكثر اقتصادية واستدامة وصديقة للبيئة. قام علماء الوراثة النباتية بعمل هائل في تحديد المقاومة المستقرة في مجموعات الجينات الأولية ومرات عديدة بخلاف مجموعات الجينات الأولية لتكاثر الأصناف المقاومة في المحاصيل الرئيسية المختلفة. على مدى العقدين الماضيين، أدى توافر جينومات المحاصيل والممرضات بسبب التقدم في تقنيات تسلسل الجيل التالي إلى تحسين فهمنا لعلم الوراثة باستخدام أساليب مختلفة. تم استخدام دراسات الارتباط على مستوى الجينوم بشكل فعال لتحديد الجينات المرشحة ورسم خرائط المواقع المرتبطة بالأمراض المختلفة في نباتات المحاصيل. في هذه المراجعة، نسلط الضوء على الأمثلة الناجحة لاكتشاف جينات المقاومة للعديد من الأمراض المهمة. بالإضافة إلى ذلك، التطورات الرئيسية في دراسات الجمعيات والنماذج الإحصائية والأدوات المعلوماتية الحيوية التي تعمل على تحسين قوة ودقة وكفاءة تحديد ارتباطات العلامات والسمات. بشكل عام، تقدم هذه المراجعة رؤى شاملة حول عقدين من التقدم في دراسات GWAS وتناقش التحديات والفرص التي يوفرها هذا المجال البحثي لتكاثر الأصناف المقاومة.

Translated Description (French)

Le changement climatique à travers le monde a un impact sur l'occurrence, la prévalence et la gravité des maladies des plantes. Environ 30 % des pertes de rendement dans les principales cultures sont dues aux maladies des plantes ; les maladies émergentes sont susceptibles d'aggraver la production durable dans les années à venir. Les maladies des plantes ont entraîné une augmentation de la faim et une migration massive des populations humaines dans le passé, ce qui constitue une grave menace pour la sécurité alimentaire mondiale. Équiper les variétés/hybrides modernes d'une résistance génétique accrue est la solution la plus économique, durable et respectueuse de l'environnement. Les généticiens des plantes ont fait un travail énorme dans l'identification de la résistance stable dans les génépools primaires et plusieurs fois autres que les génépools primaires pour reproduire des variétés résistantes dans différentes cultures majeures. Au cours des deux dernières décennies, la disponibilité des génomes des cultures et des agents pathogènes en raison des progrès des technologies de séquençage de prochaine génération a amélioré notre compréhension de la génétique des caractères en utilisant différentes approches. Les études d'association à l'échelle du génome ont été utilisées efficacement pour identifier les gènes candidats et cartographier les loci associés à différentes maladies chez les plantes cultivées. Dans cette revue, nous mettons en évidence des exemples réussis de découverte de gènes de résistance à de nombreuses maladies importantes. En outre, des développements majeurs dans les études d'association, les modèles statistiques et les outils bioinformatiques qui améliorent la puissance, la résolution et l'efficacité de l'identification des associations marqueur-trait. Dans l'ensemble, cette revue fournit un aperçu complet des deux décennies d'avancées dans les études GWAS et discute des défis et des opportunités que ce domaine de recherche offre pour la sélection de variétés résistantes.

Translated Description (Spanish)

El cambio climático en todo el mundo tiene un impacto en la aparición, prevalencia y gravedad de las enfermedades de las plantas. Alrededor del 30% de las pérdidas de rendimiento en los principales cultivos se deben a enfermedades de las plantas; es probable que las enfermedades emergentes empeoren la producción sostenible en los próximos años. Las enfermedades de las plantas han provocado un aumento del hambre y la migración masiva de poblaciones humanas en el pasado, lo que representa una grave amenaza para la seguridad alimentaria mundial. Equipar las variedades/híbridos modernos con una mayor resistencia genética es la solución más económica, sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Los genetistas de plantas han realizado un gran trabajo en la identificación de la resistencia estable en los grupos genéticos primarios y muchas veces en otros grupos genéticos distintos a los primarios para reproducir variedades resistentes en diferentes cultivos principales. En las últimas dos décadas, la disponibilidad de genomas de cultivos y patógenos debido a los avances en las tecnologías de secuenciación de próxima generación mejoró nuestra comprensión de la genética de rasgos utilizando diferentes enfoques. Los estudios de asociación de todo el genoma se han utilizado de manera efectiva para identificar genes candidatos y mapear loci asociados con diferentes enfermedades en plantas de cultivo. En esta revisión, destacamos ejemplos exitosos para el descubrimiento de genes de resistencia a muchas enfermedades importantes. Además, los principales desarrollos en estudios de asociación, modelos estadísticos y herramientas bioinformáticas que mejoran el poder, la resolución y la eficiencia de la identificación de asociaciones marcador-rasgo. En general, esta revisión proporciona información completa sobre las dos décadas de avances en los estudios de GWAS y analiza los desafíos y oportunidades que esta área de investigación proporciona para el mejoramiento de variedades resistentes.

Files

pdf.pdf

Files (4.1 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:f2652baa734456349de704c2dde08288
4.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عقدان من رسم خرائط الجمعيات: رؤى حول مقاومة الأمراض في المحاصيل الرئيسية
Translated title (French)
Deux décennies de cartographie des associations : Aperçu de la résistance aux maladies dans les principales cultures
Translated title (Spanish)
Dos décadas de mapeo de asociaciones: conocimientos sobre la resistencia a las enfermedades en los principales cultivos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4311631248
DOI
10.3389/fpls.2022.1064059

Is supplement to
https://openalex.org/W2794350630 (Other)
https://openalex.org/W2771541573 (Other)
https://openalex.org/W2765794416 (Other)
https://openalex.org/W2594299395 (Other)
https://openalex.org/W2170506381 (Other)
https://openalex.org/W2111842731 (Other)
https://openalex.org/W2066467839 (Other)
https://openalex.org/W2039666944 (Other)
https://openalex.org/W1971424770 (Other)
https://openalex.org/W1531630856 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W159031089
  • https://openalex.org/W167374121
  • https://openalex.org/W1731464038
  • https://openalex.org/W1841573652
  • https://openalex.org/W1928998639
  • https://openalex.org/W1968141772
  • https://openalex.org/W1968886567
  • https://openalex.org/W1976767738
  • https://openalex.org/W1980168725
  • https://openalex.org/W1980192676
  • https://openalex.org/W1982585616
  • https://openalex.org/W1986365759
  • https://openalex.org/W1999398820
  • https://openalex.org/W2002614825
  • https://openalex.org/W2015022706
  • https://openalex.org/W2026428412
  • https://openalex.org/W2034846276
  • https://openalex.org/W2036551273
  • https://openalex.org/W2052874938
  • https://openalex.org/W2059094383
  • https://openalex.org/W2063655230
  • https://openalex.org/W2067376788
  • https://openalex.org/W2067715889
  • https://openalex.org/W2079927753
  • https://openalex.org/W2088486634
  • https://openalex.org/W2102636708
  • https://openalex.org/W2108169091
  • https://openalex.org/W2109074068
  • https://openalex.org/W2117654632
  • https://openalex.org/W2122673596
  • https://openalex.org/W2122825543
  • https://openalex.org/W2122921985
  • https://openalex.org/W2123159591
  • https://openalex.org/W2124142797
  • https://openalex.org/W2127552572
  • https://openalex.org/W2127684760
  • https://openalex.org/W2129813466
  • https://openalex.org/W2132981035
  • https://openalex.org/W2133520037
  • https://openalex.org/W2134036574
  • https://openalex.org/W2135046866
  • https://openalex.org/W2135806224
  • https://openalex.org/W2141295737
  • https://openalex.org/W2141916112
  • https://openalex.org/W2152391627
  • https://openalex.org/W2153222781
  • https://openalex.org/W2159798107
  • https://openalex.org/W2171676623
  • https://openalex.org/W2172239843
  • https://openalex.org/W2252512272
  • https://openalex.org/W2263216648
  • https://openalex.org/W2265582990
  • https://openalex.org/W2291148541
  • https://openalex.org/W2314644702
  • https://openalex.org/W2321600639
  • https://openalex.org/W2397360139
  • https://openalex.org/W2412574955
  • https://openalex.org/W2493392122
  • https://openalex.org/W2496389638
  • https://openalex.org/W2521378176
  • https://openalex.org/W2523911628
  • https://openalex.org/W2554414896
  • https://openalex.org/W2595267438
  • https://openalex.org/W2601194320
  • https://openalex.org/W2601353011
  • https://openalex.org/W2735258382
  • https://openalex.org/W2742822384
  • https://openalex.org/W2752047994
  • https://openalex.org/W2767785164
  • https://openalex.org/W2782330172
  • https://openalex.org/W2788254338
  • https://openalex.org/W2791611334
  • https://openalex.org/W2793555278
  • https://openalex.org/W2794140418
  • https://openalex.org/W2794789721
  • https://openalex.org/W2795332151
  • https://openalex.org/W2799583230
  • https://openalex.org/W2803140098
  • https://openalex.org/W2890705366
  • https://openalex.org/W2896092412
  • https://openalex.org/W2902002426
  • https://openalex.org/W2903857123
  • https://openalex.org/W2906531777
  • https://openalex.org/W2906803538
  • https://openalex.org/W2906839755
  • https://openalex.org/W2907273196
  • https://openalex.org/W2908209243
  • https://openalex.org/W2911964244
  • https://openalex.org/W2912922003
  • https://openalex.org/W2913035320
  • https://openalex.org/W2913500366
  • https://openalex.org/W2917966525
  • https://openalex.org/W2919009385
  • https://openalex.org/W2927655628
  • https://openalex.org/W2942635022
  • https://openalex.org/W2945937280
  • https://openalex.org/W2946817813
  • https://openalex.org/W2946957244
  • https://openalex.org/W2949299396
  • https://openalex.org/W2950122868
  • https://openalex.org/W2952363540
  • https://openalex.org/W2952488689
  • https://openalex.org/W2953380456
  • https://openalex.org/W2958580363
  • https://openalex.org/W2961123939
  • https://openalex.org/W2975380634
  • https://openalex.org/W2980430569
  • https://openalex.org/W2982033731
  • https://openalex.org/W2982464209
  • https://openalex.org/W2983933946
  • https://openalex.org/W2989648652
  • https://openalex.org/W2990934384
  • https://openalex.org/W2992255453
  • https://openalex.org/W2995669229
  • https://openalex.org/W2996389215
  • https://openalex.org/W3000982480
  • https://openalex.org/W3003257533
  • https://openalex.org/W3007034330
  • https://openalex.org/W3007258529
  • https://openalex.org/W3008372718
  • https://openalex.org/W3008420030
  • https://openalex.org/W3009714482
  • https://openalex.org/W3010192276
  • https://openalex.org/W3011431751
  • https://openalex.org/W3011751762
  • https://openalex.org/W3012450074
  • https://openalex.org/W3013580426
  • https://openalex.org/W3014876037
  • https://openalex.org/W3016610742
  • https://openalex.org/W3018868203
  • https://openalex.org/W3026345379
  • https://openalex.org/W3026807542
  • https://openalex.org/W3033648611
  • https://openalex.org/W3037456402
  • https://openalex.org/W3039516501
  • https://openalex.org/W3042264916
  • https://openalex.org/W3042621251
  • https://openalex.org/W3045268107
  • https://openalex.org/W3046165985
  • https://openalex.org/W3047792866
  • https://openalex.org/W3080835826
  • https://openalex.org/W3088923596
  • https://openalex.org/W3091906933
  • https://openalex.org/W3095178402
  • https://openalex.org/W3096771428
  • https://openalex.org/W3103994350
  • https://openalex.org/W3107009477
  • https://openalex.org/W3108027131
  • https://openalex.org/W3109371084
  • https://openalex.org/W3109503472
  • https://openalex.org/W3111183414
  • https://openalex.org/W3112580863
  • https://openalex.org/W3119672131
  • https://openalex.org/W3120279605
  • https://openalex.org/W3130127677
  • https://openalex.org/W3130501971
  • https://openalex.org/W3131765819
  • https://openalex.org/W3134580758
  • https://openalex.org/W3146942707
  • https://openalex.org/W3147704235
  • https://openalex.org/W3149749205
  • https://openalex.org/W3154390514
  • https://openalex.org/W3157914414
  • https://openalex.org/W3158324397
  • https://openalex.org/W3160291736
  • https://openalex.org/W3160442139
  • https://openalex.org/W3161569784
  • https://openalex.org/W3164249358
  • https://openalex.org/W3164490440
  • https://openalex.org/W3171763106
  • https://openalex.org/W3173189941
  • https://openalex.org/W3174550463
  • https://openalex.org/W3174642205
  • https://openalex.org/W3176871414
  • https://openalex.org/W3182107048
  • https://openalex.org/W3183405265
  • https://openalex.org/W3195285310
  • https://openalex.org/W3195993181
  • https://openalex.org/W3196896210
  • https://openalex.org/W3205205170
  • https://openalex.org/W3208561269
  • https://openalex.org/W3214468086
  • https://openalex.org/W3214602368
  • https://openalex.org/W3217806601
  • https://openalex.org/W4200575844
  • https://openalex.org/W4205262203
  • https://openalex.org/W4205408709
  • https://openalex.org/W4210320159
  • https://openalex.org/W4220806875
  • https://openalex.org/W4226488272
  • https://openalex.org/W4254871891
  • https://openalex.org/W4280619711
  • https://openalex.org/W4280644470
  • https://openalex.org/W4282966861
  • https://openalex.org/W4283511920
  • https://openalex.org/W4285079105
  • https://openalex.org/W4285586341
  • https://openalex.org/W4288535655
  • https://openalex.org/W4291377909
  • https://openalex.org/W4291731627