Published April 11, 2019
| Version v1
Publication
Open
Identifying favorable alleles for improving key agronomic traits in upland cotton
Creators
- 1. Yangtze University
- 2. Cotton Research Institute
- 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 4. Henan University
Description
Gossypium hirsutum L. is grown worldwide and is the largest source of natural fiber crop. We focus on exploring the favorable alleles (FAs) for upland cotton varieties improvement, and further understanding the history of accessions selection and acumination of favorable allele during breeding.The genetic basis of phenotypic variation has been studied. But the accumulation of favorable alleles in cotton breeding history in unknown, and potential favorable alleles to enhance key agronomic traits in the future cotton varieties have not yet been identified. Therefore, 419 upland cotton accessions were screened, representing a diversity of phenotypic variations of 7362 G. hirsutum, and 15 major traits were investigated in 6 environments. These accessions were categorized into 3 periods (early, medium, and modern) according to breeding history. All accessions were divided into two major groups using 299 polymorphic microsatellite markers: G1 (high fiber yield and quality, late maturity) and G2 (low fiber yield and quality, early maturity). The proportion of G1 genotype gradually increased from early to modern breeding periods. Furthermore, 21 markers (71 alleles) were significantly associated (-log P > 4) with 15 agronomic traits in multiple environments. Seventeen alleles were identified as FAs; these alleles accumulated more in the modern period than in other periods, consistent with their phenotypic variation trends in breeding history. Our results demonstrate that the favorable alleles accumulated through breeding effects, especially for common favorable alleles. However, the potential elite accessions could be rapidly screened by rare favorable alleles.In our study, genetic variation and genome-wide associations for 419 upland cotton accessions were analyzed. Two favorable allele types were identified during three breeding periods, providing important information for yield/quality improvement of upland cotton germplasm.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يزرع Gossypium hirsutum L. في جميع أنحاء العالم وهو أكبر مصدر لمحصول الألياف الطبيعية. نحن نركز على استكشاف الأليلات المواتية (FAs) لتحسين أصناف القطن في المرتفعات، وزيادة فهم تاريخ اختيار المدخلات واستخلاص الأليلات المواتية أثناء التكاثر. تمت دراسة الأساس الجيني للاختلاف الظاهري. لكن لم يتم بعد تحديد تراكم الأليلات المواتية في تاريخ تكاثر القطن في أماكن غير معروفة، والأليلات المواتية المحتملة لتعزيز السمات الزراعية الرئيسية في أصناف القطن المستقبلية. لذلك، تم فحص 419 مدخلًا من قطن المرتفعات، مما يمثل مجموعة متنوعة من الاختلافات الظاهرية البالغة 7362 جرامًا من الشعرانية، وتم التحقيق في 15 سمة رئيسية في 6 بيئات. تم تصنيف هذه المدخلات إلى 3 فترات (مبكرة ومتوسطة وحديثة) وفقًا لتاريخ التكاثر. تم تقسيم جميع الملحقات إلى مجموعتين رئيسيتين باستخدام 299 علامة ساتلية دقيقة متعددة الأشكال: G1 (إنتاجية وجودة عالية للألياف، ونضج متأخر) و G2 (إنتاجية وجودة منخفضة للألياف، ونضج مبكر). زادت نسبة النمط الجيني G1 تدريجيًا من فترات التكاثر المبكرة إلى الحديثة. علاوة على ذلك، تم ربط 21 علامة (71 أليل) بشكل كبير (- log P > 4) مع 15 سمة زراعية في بيئات متعددة. تم تحديد سبعة عشر أليلًا على أنها FAs ؛ تراكمت هذه الأليلات في الفترة الحديثة أكثر من الفترات الأخرى، بما يتفق مع اتجاهات التباين الظاهري في تاريخ التكاثر. تظهر نتائجنا أن الأليلات المواتية تتراكم من خلال تأثيرات التكاثر، خاصة بالنسبة للأليلات المواتية الشائعة. ومع ذلك، يمكن فحص مدخلات النخبة المحتملة بسرعة بواسطة أليلات مواتية نادرة. في دراستنا، تم تحليل الاختلاف الجيني والارتباطات على مستوى الجينوم لـ 419 من مدخلات القطن في المرتفعات. تم تحديد نوعين من الأليلات المواتية خلال ثلاث فترات تكاثر، مما يوفر معلومات مهمة لتحسين إنتاجية/جودة البلازما الجرثومية للقطن المرتفع.Translated Description (French)
Gossypium hirsutum L. est cultivé dans le monde entier et constitue la plus grande source de fibres naturelles. Nous nous concentrons sur l'exploration des allèles favorables (AF) pour l'amélioration des variétés de coton des hautes terres et sur la compréhension de l'histoire de la sélection des accessions et de l'accumulation d'allèles favorables pendant la reproduction. La base génétique de la variation phénotypique a été étudiée. Mais l'accumulation d'allèles favorables dans l'histoire de la sélection du coton dans des allèles inconnus et potentiellement favorables pour améliorer les traits agronomiques clés des futures variétés de coton n'a pas encore été identifiée. Par conséquent, 419 accessions de coton des hautes terres ont été criblées, représentant une diversité de variations phénotypiques de 7362 G. hirsutum, et 15 traits majeurs ont été étudiés dans 6 environnements. Ces accessions ont été classées en 3 périodes (précoce, moyenne et moderne) en fonction de l'historique de reproduction. Toutes les accessions ont été divisées en deux grands groupes en utilisant 299 marqueurs microsatellites polymorphes : G1 (rendement et qualité des fibres élevés, maturité tardive) et G2 (faible rendement et qualité des fibres, maturité précoce). La proportion de génotype G1 a progressivement augmenté depuis les premières périodes de reproduction jusqu'aux périodes modernes. De plus, 21 marqueurs (71 allèles) ont été significativement associés (-log P > 4) à 15 caractères agronomiques dans de multiples environnements. Dix-sept allèles ont été identifiés comme FA ; ces allèles se sont accumulés plus dans la période moderne qu'à d'autres périodes, ce qui correspond à leurs tendances de variation phénotypique dans l'histoire de la reproduction. Nos résultats démontrent que les allèles favorables se sont accumulés par les effets de reproduction, en particulier pour les allèles favorables communs. Cependant, les accessions d'élite potentielles pourraient être rapidement criblées par de rares allèles favorables. Dans notre étude, la variation génétique et les associations à l'échelle du génome pour 419 accessions de coton des hautes terres ont été analysées. Deux types d'allèles favorables ont été identifiés au cours de trois périodes de reproduction, fournissant des informations importantes pour l'amélioration du rendement/qualité du germoplasme de coton des hautes terres.Translated Description (Spanish)
Gossypium hirsutum L. se cultiva en todo el mundo y es la mayor fuente de cultivo de fibra natural. Nos centramos en explorar los alelos favorables (FA) para la mejora de las variedades de algodón de tierras altas y en comprender mejor la historia de la selección de accesiones y la acuminación de alelos favorables durante la reproducción. Se ha estudiado la base genética de la variación fenotípica. Pero aún no se ha identificado la acumulación de alelos favorables en la historia del mejoramiento del algodón en lugares desconocidos, y los posibles alelos favorables para mejorar los rasgos agronómicos clave en las futuras variedades de algodón. Por lo tanto, se examinaron 419 accesiones de algodón de tierras altas, que representan una diversidad de variaciones fenotípicas de 7362 G. hirsutum, y se investigaron 15 rasgos principales en 6 entornos. Estas accesiones se clasificaron en 3 períodos (temprano, medio y moderno) de acuerdo con la historia de cría. Todas las accesiones se dividieron en dos grupos principales utilizando 299 marcadores de microsatélites polimórficos: G1 (alto rendimiento y calidad de la fibra, madurez tardía) y G2 (bajo rendimiento y calidad de la fibra, madurez temprana). La proporción de genotipo G1 aumentó gradualmente desde los primeros períodos de reproducción hasta los modernos. Además, 21 marcadores (71 alelos) se asociaron significativamente (-log P > 4) con 15 rasgos agronómicos en múltiples entornos. Se identificaron diecisiete alelos como FA; estos alelos se acumularon más en el período moderno que en otros períodos, en consonancia con sus tendencias de variación fenotípica en la historia de la reproducción. Nuestros resultados demuestran que los alelos favorables se acumularon a través de los efectos de reproducción, especialmente para los alelos favorables comunes. Sin embargo, las posibles accesiones de élite podrían ser examinadas rápidamente por alelos favorables raros. En nuestro estudio, se analizaron la variación genética y las asociaciones de todo el genoma para 419 accesiones de algodón de tierras altas. Se identificaron dos tipos de alelos favorables durante tres períodos de reproducción, lo que proporciona información importante para la mejora del rendimiento/calidad del germoplasma de algodón de tierras altas.Files
s12870-019-1725-y.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6e3e922d03262ab55644ea0f6bec6a56
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد الأليلات المواتية لتحسين السمات الزراعية الرئيسية في القطن المرتفع
- Translated title (French)
- Identifier des allèles favorables pour améliorer les traits agronomiques clés dans le coton des hautes terres
- Translated title (Spanish)
- Identificación de alelos favorables para mejorar los rasgos agronómicos clave en el algodón de tierras altas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2946612343
- DOI
- 10.1186/s12870-019-1725-y
References
- https://openalex.org/W1157738878
- https://openalex.org/W1538643903
- https://openalex.org/W1904195745
- https://openalex.org/W1965076629
- https://openalex.org/W1970920344
- https://openalex.org/W1972285992
- https://openalex.org/W1974879397
- https://openalex.org/W1980706570
- https://openalex.org/W1989133747
- https://openalex.org/W1996347655
- https://openalex.org/W2002241218
- https://openalex.org/W2005831091
- https://openalex.org/W2019182222
- https://openalex.org/W2024711594
- https://openalex.org/W2048475167
- https://openalex.org/W2048868928
- https://openalex.org/W2051979410
- https://openalex.org/W2052550780
- https://openalex.org/W2053725388
- https://openalex.org/W2058355586
- https://openalex.org/W2061549418
- https://openalex.org/W2073358589
- https://openalex.org/W2083391789
- https://openalex.org/W2086399523
- https://openalex.org/W2088030570
- https://openalex.org/W2093776734
- https://openalex.org/W2110158684
- https://openalex.org/W2118325643
- https://openalex.org/W2120323255
- https://openalex.org/W2122599023
- https://openalex.org/W2143586535
- https://openalex.org/W2161339576
- https://openalex.org/W2164380909
- https://openalex.org/W2169204126
- https://openalex.org/W2169355668
- https://openalex.org/W217117285
- https://openalex.org/W2274629747
- https://openalex.org/W2338779860
- https://openalex.org/W2354059778
- https://openalex.org/W2491116472
- https://openalex.org/W2515522363
- https://openalex.org/W2560199347
- https://openalex.org/W2568189433
- https://openalex.org/W2586057500
- https://openalex.org/W2594730553
- https://openalex.org/W2597303766
- https://openalex.org/W2621699315
- https://openalex.org/W2736575026
- https://openalex.org/W2739269104
- https://openalex.org/W2800156222
- https://openalex.org/W2888730791
- https://openalex.org/W2893198957
- https://openalex.org/W612209418