Published August 25, 2017
| Version v1
Publication
Open
Regional association analysis-based fine mapping of three clustered QTL for verticillium wilt resistance in cotton (G. hirsutum. L)
Creators
- 1. Cotton Research Institute
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
Description
Verticillium wilt is one of the most destructive diseases affecting global cotton production. The most effective way to control wilt disease has been the development of new cotton varieties that are resistant to VW. VW-resistant Upland cotton cultivars have been created in both the USA and China by Gossypium barbadense introgression. More than 100 VW resistance quantitative trait loci have been detected.Three clustered VW resistance-related QTL were detected in a 120-line association population and assigned to a genome region of 14,653,469-55,190,112 bp in Dt_chr9. A regional association analysis-based fine-mapping strategy was developed to narrow down the confidence intervals of the above QTL. The estimated LD decay of the genome region of interest was much faster than those of the Dt_chr9 chromosome and the whole genome, suggesting the existence of a recombination hotspot. Thirty-seven haplotype blocks were detected. The confidence intervals of the three clustered QTL were narrowed down to a region of 937,906 bp involving QTL-i23734Gh and a region of 1,389,417 bp involving QTL- i10740Gh, respectively. Each region contained the strongest association signal. Comparative analysis redefined the confidence intervals of the other three QTLs, qDL52T2-c19, QTL-BNL4069, and QTL-JESPR0001. The broad-spectrum VW resistance QTL qVW-D9-1 was demonstrated to be closely linked with the three redefined QTL, QTL-i23734Gh, QTL- i10740Gh and QTL-JESPR0001. Twelve functional genes were detected to be located within the redefined confidence intervals of VW resistance QTL. The mRNA CotAD_60243, encoding E3 ubiquitin-protein ligase UPL2-like, responsible for plant innate immunity and broad-spectrum disease resistance, was found to be overlapped with the strongest association signal i10740Gh. Six mRNAs encoding putative disease-resistance proteins were within the redefined confidence interval of QTL-JESPR0001, suggesting a tandem arrangement of R genes.Our results proved that the VW resistance effect related to three clustered VW resistance-related QTL was actually controled by two redefined major QTL and severlal minor loci. The broad-spectrum VW resistance QTL qVW-D9-1 may be closely linked with the two redefined major QTLs. The tandem arrangement of R genes were detected in the redefined confidence interval of QTL-JESPR0001. The candidate genes obtained should be helpful in identifying and characterizing defense genes related to VW resistance QTL.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ذبول فيرتيسيليوم هو واحد من أكثر الأمراض المدمرة التي تؤثر على إنتاج القطن العالمي. كانت الطريقة الأكثر فعالية للسيطرة على مرض الذبول هي تطوير أصناف قطن جديدة مقاومة لفولكسفاجن. تم إنشاء أصناف القطن المرتفع المقاومة لفولكسفاجن في كل من الولايات المتحدة الأمريكية والصين من قبل Gossypium barbadense introgression. تم اكتشاف أكثر من 100 موقع للصفات الكمية لمقاومة فولكس فاجن. تم اكتشاف ثلاث مجموعات من QTL المرتبطة بمقاومة فولكس فاجن في مجموعة مكونة من 120 سطرًا وتم تعيينها في منطقة جينوم تتراوح بين 14,653,469-55,190,112 نقطة أساس في Dt_chr9. تم تطوير استراتيجية رسم الخرائط الدقيقة القائمة على تحليل الجمعيات الإقليمية لتضييق فترات الثقة في QTL المذكورة أعلاه. كان اضمحلال LD المقدر لمنطقة الجينوم محل الاهتمام أسرع بكثير من تلك الموجودة في كروموسوم Dt_chr9 والجينوم بأكمله، مما يشير إلى وجود نقطة ساخنة لإعادة التركيب. تم الكشف عن سبعة وثلاثين كتلة من النمط الفرداني. تم تضييق فترات الثقة في QTL الثلاثة المجمعة إلى منطقة 937,906 نقطة أساس تشمل QTL - i23734Gh ومنطقة 1,389,417 نقطة أساس تشمل QTL - i10740Gh، على التوالي. احتوت كل منطقة على أقوى إشارة ارتباط. أعاد التحليل المقارن تعريف فترات الثقة في QTLs الثلاثة الأخرى، qDL52T2 - c19، QTL - BNL4069، و QTL - JESPR0001. تم إثبات أن مقاومة فولكس فاجن واسعة الطيف QTL qVW - D9 -1 مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ QTL الثلاثة المعاد تعريفها، QTL - i23734Gh و QTL - i10740Gh و QTL - JESPR0001. تم الكشف عن وجود اثني عشر جينًا وظيفيًا ضمن فترات الثقة المعاد تعريفها لمقاومة فولكس فاجن QTL. تم العثور على mRNA CotAD _60243، الذي يشفر E3 ubiquitin - protein ligase UPL2 - like، المسؤول عن المناعة الفطرية للنبات ومقاومة الأمراض واسعة الطيف، متداخلة مع أقوى إشارة ارتباط i10740Gh. كانت ستة من الحمض النووي الريبوزي المرسال التي تشفر بروتينات مقاومة الأمراض المفترضة ضمن فاصل الثقة المعاد تعريفه في QTL - JESPR0001، مما يشير إلى ترتيب ترادفي لجينات R. أثبتت نتائجنا أن تأثير مقاومة فولكس فاجن المرتبط بثلاثة بروتينات مقاومة فولكس فاجن مرتبطة بمقاومة فولكس فاجن تم التحكم فيه بالفعل من قبل اثنين من QTL الرئيسية المعاد تعريفها ومواقع سيفيلال الثانوية. قد تكون مقاومة فولكس فاجن واسعة الطيف QTL qVW - D9 -1 مرتبطة ارتباطًا وثيقًا مع QTLs الرئيسية المعاد تعريفها. تم الكشف عن الترتيب الترادفي للجينات R في فاصل الثقة المعاد تعريفه لـ QTL - JESPR0001. يجب أن تكون الجينات المرشحة التي تم الحصول عليها مفيدة في تحديد وتوصيف الجينات الدفاعية المتعلقة بمقاومة فولكس فاجن QTL.Translated Description (French)
La flétrissure du Verticillium est l'une des maladies les plus destructrices affectant la production mondiale de coton. Le moyen le plus efficace de lutter contre la maladie du flétrissement a été le développement de nouvelles variétés de coton résistantes à VW. Les cultivars de coton Upland résistants à VW ont été créés aux États-Unis et en Chine par l'introgression de Gossypium barbadense. Plus de 100 locus de caractères quantitatifs de résistance VW ont été détectés. Trois QTL liés à la résistance VW en grappes ont été détectés dans une population d'association de 120 lignées et assignés à une région du génome de 14 653 469-55 190 112 pb dans Dt_chr9. Une stratégie de cartographie fine basée sur l'analyse des associations régionales a été développée pour réduire les intervalles de confiance du QTL ci-dessus. La dégradation estimée de la DL de la région d'intérêt du génome était beaucoup plus rapide que celle du chromosome Dt_chr9 et du génome entier, suggérant l'existence d'un point chaud de recombinaison. Trente-sept blocs d'haplotypes ont été détectés. Les intervalles de confiance des trois QTL groupés ont été réduits à une région de 937 906 pb impliquant QTL-i23734Gh et une région de 1 389 417 pb impliquant QTL-i10740Gh, respectivement. Chaque région contenait le signal d'association le plus fort. L'analyse comparative a redéfini les intervalles de confiance des trois autres QTL, qDL52T2-c19, QTL-BNL4069 et QTL-JESPR0001. Il a été démontré que la résistance VW à large spectre QTL qVW-D9-1 est étroitement liée aux trois QTL redéfinis, QTL-i23734Gh, QTL-i10740Gh et QTL-JESPR0001. Douze gènes fonctionnels ont été détectés comme étant situés dans les intervalles de confiance redéfinis du QTL de résistance au VW. L'ARNm CotAD_60243, codant pour la ligase UPL2 de l'ubiquitine-protéine E3, responsable de l'immunité innée des plantes et de la résistance aux maladies à large spectre, s'est avéré chevaucher avec le signal d'association le plus fort i10740Gh. Six ARNm codant pour des protéines putatives de résistance à la maladie se trouvaient dans l'intervalle de confiance redéfini de QTL-JESPR0001, ce qui suggère un arrangement en tandem des gènes R. Nos résultats ont prouvé que l'effet de résistance VW lié à trois QTL liés à la résistance VW groupés était en fait contrôlé par deux QTL majeurs redéfinis et des loci mineurs sévères. Le QTL de résistance VW à large spectre qVW-D9-1 peut être étroitement lié aux deux QTL principaux redéfinis. L'arrangement en tandem des gènes R a été détecté dans l'intervalle de confiance redéfini de QTL-JESPR0001. Les gènes candidats obtenus devraient être utiles pour identifier et caractériser les gènes de défense liés au QTL de résistance au VW.Translated Description (Spanish)
El marchitamiento por Verticillium es una de las enfermedades más destructivas que afectan a la producción mundial de algodón. La forma más eficaz de controlar la enfermedad del marchitamiento ha sido el desarrollo de nuevas variedades de algodón resistentes a VW. Los cultivares de algodón Upland resistentes a VW se han creado tanto en EE. UU. como en China mediante la introgresión de Gossypium barbadense. Se han detectado más de 100 loci de rasgos cuantitativos de resistencia a VW. Se detectaron tres QTL relacionados con la resistencia a VW agrupados en una población de asociación de 120 líneas y se asignaron a una región del genoma de 14,653,469-55,190,112 pb en Dt_chr9. Se desarrolló una estrategia de mapeo fino basada en el análisis de la asociación regional para reducir los intervalos de confianza del QTL anterior. La descomposición LD estimada de la región del genoma de interés fue mucho más rápida que las del cromosoma Dt_chr9 y todo el genoma, lo que sugiere la existencia de un punto caliente de recombinación. Se detectaron treinta y siete bloques de haplotipos. Los intervalos de confianza de los tres QTL agrupados se redujeron a una región de 937.906 pb que involucra QTL-i23734Gh y una región de 1.389.417 pb que involucra QTL-i10740Gh, respectivamente. Cada región contenía la señal de asociación más fuerte. El análisis comparativo redefinió los intervalos de confianza de los otros tres QTL, qDL52T2-c19, QTL-BNL4069 y QTL-JESPR0001. Se demostró que el QTL de resistencia VW de amplio espectro qVW-D9-1 está estrechamente relacionado con los tres QTL redefinidos, QTL-i23734Gh, QTL- i10740Gh y QTL-JESPR0001. Se detectó que doce genes funcionales estaban ubicados dentro de los intervalos de confianza redefinidos de QTL de resistencia a VW. Se encontró que el ARNm CotAD_60243, que codifica E3 ubiquitina-proteína ligasa tipo UPL2, responsable de la inmunidad innata de la planta y la resistencia a enfermedades de amplio espectro, se superponía con la señal de asociación más fuerte i10740Gh. Seis ARNm que codifican proteínas putativas de resistencia a la enfermedad estaban dentro del intervalo de confianza redefinido de QTL-JESPR0001, lo que sugiere una disposición en tándem de los genes R. Nuestros resultados demostraron que el efecto de resistencia a VW relacionado con tres QTL relacionados con la resistencia a VW agrupados en realidad estaba controlado por dos QTL principales redefinidos y loci secundarios severos. La resistencia VW de amplio espectro QTL qVW-D9-1 puede estar estrechamente vinculada con los dos QTL principales redefinidos. La disposición en tándem de los genes R se detectó en el intervalo de confianza redefinido de QTL-JESPR0001. Los genes candidatos obtenidos deben ser útiles para identificar y caracterizar los genes de defensa relacionados con el QTL de resistencia a VW.Files
s12864-017-4074-y.pdf
Files
(4.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:07d74605f5552c2678de55a2bfab38ee
|
4.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رسم الخرائط الدقيقة القائمة على تحليل الارتباط الإقليمي لثلاثة QTL مجمعة لمقاومة الذبول فيرتيسيليوم في القطن (G. hirsutum. L)
- Translated title (French)
- Cartographie fine basée sur l'analyse d'association régionale de trois QTL groupés pour la résistance au flétrissement du verticillium dans le coton (G. hirsutum. L)
- Translated title (Spanish)
- Mapeo fino basado en el análisis de asociación regional de tres QTL agrupados para la resistencia al marchitamiento por verticillium en algodón (G. hirsutum. L)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2750131424
- DOI
- 10.1186/s12864-017-4074-y
References
- https://openalex.org/W1910812733
- https://openalex.org/W1981270312
- https://openalex.org/W1987527909
- https://openalex.org/W1993456364
- https://openalex.org/W2004261412
- https://openalex.org/W2008626027
- https://openalex.org/W2025858362
- https://openalex.org/W2027543472
- https://openalex.org/W2034360719
- https://openalex.org/W2034537265
- https://openalex.org/W2038611062
- https://openalex.org/W2049810429
- https://openalex.org/W2073326160
- https://openalex.org/W2076621201
- https://openalex.org/W2079635438
- https://openalex.org/W2082886833
- https://openalex.org/W2087516612
- https://openalex.org/W2093776734
- https://openalex.org/W2098126593
- https://openalex.org/W2104905104
- https://openalex.org/W2106677942
- https://openalex.org/W2110035718
- https://openalex.org/W2133301154
- https://openalex.org/W2141916112
- https://openalex.org/W2144430955
- https://openalex.org/W2147762371
- https://openalex.org/W2154795209
- https://openalex.org/W2161339576
- https://openalex.org/W2162530578
- https://openalex.org/W2165530894
- https://openalex.org/W2169204126
- https://openalex.org/W2170613743
- https://openalex.org/W2192929264
- https://openalex.org/W2561829243