Published April 11, 2023 | Version v1
Publication Open

Combining ability of tropical × temperate maize inducers for haploid induction rate, R1-nj seed set, and agronomic traits

  • 1. Khon Kaen University
  • 2. Iowa State University
  • 3. IPB University
  • 4. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology

Description

In vivo maternal haploid induction in isolation fields is proposed to bypass the workload and resource constraints existing in haploid induction nurseries. A better understanding of combining ability and gene action conditioning traits related to hybrid inducers is necessary to set the breeding strategy including to what extent parent-based hybrid prediction is feasible. This study aimed to evaluate the following in tropical savanna in the rainy and dry seasons for haploid induction rate (HIR), R1-nj seed set, and agronomic traits: 1) combining ability, line per se, and hybrid performance of three genetic pools; 2) genetic parameters, the modes of gene action, and heterosis; and 3) the relationships of inbred–general combining ability (GCA) and inbred–hybrid performance. Fifty-six diallel crosses derived from eight maize genotypes were evaluated in the rainy season of 2021 and the dry season of 2021/2022. Reciprocal cross effects including the maternal effect barely contributed to the genotypic variance for each trait observed. HIR, R1-nj seed set, flowering dates, and ear position were highly heritable and additive inherited, while ear length showed dominant inheritance. The equal importance of additive and dominance effects was found for yield-related traits. Temperate inducer BHI306 was the best general combiner for the HIR and R1-nj seed set, followed by two tropical inducers, KHI47 and KHI54. The ranges of heterosis were trait-dependent and slightly influenced by the environment, where hybrids in the rainy season consistently had higher heterosis than those in the dry season for each trait observed. Both hybrid groups derived from tropical × tropical and tropical × temperate inducers showed taller plants, larger ear size, and higher seed sets than the corresponding parents. However, their HIRs were still below the standard check of BHI306. The implications of genetic information, combining ability, and inbred–GCA and inbred–hybrid relationships on breeding strategies are discussed.

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

Translated Description (Arabic)

في الجسم الحي، يُقترح تحريض الأم أحادي الصيغة الصبغية في حقول العزل لتجاوز عبء العمل وقيود الموارد الموجودة في دور الحضانة الحثية أحادية الصيغة الصبغية. من الضروري فهم أفضل للجمع بين سمات القدرة وتكييف العمل الجيني المتعلقة بالمحفزات الهجينة لوضع استراتيجية التكاثر بما في ذلك إلى أي مدى يكون التنبؤ الهجين القائم على الوالدين ممكنًا. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم ما يلي في السافانا الاستوائية في المواسم الممطرة والجافة لمعدل الحث أحادي الصيغة الصبغية (HIR)، ومجموعة بذور R1 - nj، والسمات الزراعية: 1) الجمع بين القدرة والخط في حد ذاته والأداء الهجين لثلاثة تجمعات وراثية ؛ 2) المعلمات الوراثية، وأنماط العمل الجيني، والتغاير ؛ و 3) العلاقات بين القدرة على الجمع بين الفطريات العامة (GCA) والأداء الهجين الفطري. تم تقييم 56 صليب دياليل مشتق من ثمانية أنماط جينية للذرة في موسم الأمطار لعام 2021 وموسم الجفاف لعام 2021/2022. وبالكاد ساهمت الآثار المتقاطعة المتبادلة بما في ذلك تأثير الأم في التباين الوراثي لكل سمة لوحظت. كانت مجموعة بذور HIR و R1 - nj وتواريخ الإزهار وموضع الأذن موروثة للغاية ومضافة، بينما أظهر طول الأذن الميراث السائد. تم العثور على الأهمية المتساوية للتأثيرات المضافة والهيمنة للسمات المتعلقة بالغلة. كان المحفز المعتدل BHI306 أفضل مجمع عام لمجموعة بذور HIR و R1 - nj، يليه محفزان استوائيان، KHI47 و KHI54. كانت نطاقات التغاير تعتمد على السمات وتتأثر قليلاً بالبيئة، حيث كان لدى الهجائن في موسم الأمطار باستمرار تغاير أعلى من تلك الموجودة في موسم الجفاف لكل سمة لوحظت. أظهرت كلتا المجموعتين الهجينة المستمدة من المحفزات الاستوائية × الاستوائية والمعتدلة × الاستوائية نباتات أطول وحجم أذن أكبر ومجموعات بذور أعلى من الوالدين المقابلين. ومع ذلك، كانت تقارير المعلومات الصحية الخاصة بهم لا تزال أقل من الفحص القياسي لـ BHI306. تتم مناقشة الآثار المترتبة على المعلومات الوراثية، والجمع بين القدرة، والعلاقات الفطرية- GCA والعلاقات الفطرية- الهجينة على استراتيجيات التكاثر.

Translated Description (French)

L'induction haploïde maternelle in vivo dans les champs d'isolement est proposée pour contourner la charge de travail et les contraintes de ressources existantes dans les pépinières d'induction haploïde. Une meilleure compréhension de la combinaison des caractéristiques de capacité et de conditionnement de l'action des gènes liées aux inducteurs hybrides est nécessaire pour définir la stratégie de sélection, y compris dans quelle mesure la prédiction hybride basée sur les parents est réalisable. Cette étude visait à évaluer les éléments suivants dans la savane tropicale pendant la saison des pluies et la saison sèche pour le taux d'induction haploïde (HIR), la série de graines R1-nj et les traits agronomiques : 1) la capacité de combinaison, la lignée en soi et la performance hybride de trois pools génétiques ; 2) les paramètres génétiques, les modes d'action des gènes et l'hétérosis ; et 3) les relations entre la capacité de combinaison générale consanguine (GCA) et la performance hybride consanguine. Cinquante-six croisements diallèles issus de huit génotypes de maïs ont été évalués dans la saison des pluies de 2021 et la saison sèche de 2021/2022. Les effets croisés réciproques incluant l'effet maternel ont à peine contribué à la variance génotypique pour chaque trait observé. HIR, la série de graines R1-nj, les dates de floraison et la position des oreilles étaient hautement héréditaires et additives, tandis que la longueur des oreilles montrait un héritage dominant. L'importance égale des effets additifs et dominants a été trouvée pour les traits liés au rendement. L'inducteur tempéré BHI306 était le meilleur combinateur général pour l'ensemble de semences HIR et R1-nj, suivi de deux inducteurs tropicaux, KHI47 et KHI54. Les plages d'hétérosis étaient fonction des traits et légèrement influencées par l'environnement, où les hybrides de la saison des pluies présentaient systématiquement une hétérosis plus élevée que ceux de la saison sèche pour chaque trait observé. Les deux groupes hybrides dérivés d'inducteurs tropicaux × tropicaux et tropicaux × tempérés ont montré des plantes plus grandes, des épis plus grands et des ensembles de graines plus élevés que les parents correspondants. Cependant, leurs HIR étaient toujours inférieurs au contrôle standard de BHI306. Les implications de l'information génétique, de la capacité de combinaison et des relations inbred-GCA et inbred-hybrid sur les stratégies de reproduction sont discutées.

Translated Description (Spanish)

Se propone la inducción haploide materna in vivo en campos de aislamiento para evitar la carga de trabajo y las limitaciones de recursos existentes en los viveros de inducción haploide. Se necesita una mejor comprensión de la capacidad de combinación y los rasgos de condicionamiento de la acción génica relacionados con los inductores híbridos para establecer la estrategia de mejoramiento, incluida la medida en que es factible la predicción híbrida basada en los padres. Este estudio tuvo como objetivo evaluar lo siguiente en la sabana tropical en las estaciones lluviosa y seca para la tasa de inducción haploide (HIR), el conjunto de semillas R1-nj y los rasgos agronómicos: 1) la capacidad de combinación, la línea per se y el rendimiento híbrido de tres grupos genéticos; 2) los parámetros genéticos, los modos de acción de los genes y la heterosis; y 3) las relaciones de la capacidad de combinación general endogámica (GCA) y el rendimiento híbrido endogámico. Se evaluaron cincuenta y seis cruces dialelos derivados de ocho genotipos de maíz en la estación lluviosa de 2021 y la estación seca de 2021/2022. Los efectos cruzados recíprocos, incluido el efecto materno, apenas contribuyeron a la varianza genotípica para cada rasgo observado. El conjunto de semillas HIR, R1-nj, las fechas de floración y la posición de la mazorca fueron altamente hereditarias y aditivas, mientras que la longitud de la mazorca mostró una herencia dominante. Se encontró la misma importancia de los efectos aditivos y de dominancia para los rasgos relacionados con el rendimiento. El inductor templado BHI306 fue el mejor combinador general para el conjunto de semillas HIR y R1-nj, seguido de dos inductores tropicales, KHI47 y KHI54. Los rangos de heterosis dependían de los rasgos y estaban ligeramente influenciados por el medio ambiente, donde los híbridos en la estación lluviosa tenían consistentemente una heterosis más alta que los de la estación seca para cada rasgo observado. Ambos grupos híbridos derivados de inductores tropicales × tropicales y tropicales × templados mostraron plantas más altas, mayor tamaño de la mazorca y conjuntos de semillas más altos que los padres correspondientes. Sin embargo, sus HIR aún estaban por debajo de la verificación estándar de BHI306. Se discuten las implicaciones de la información genética, la capacidad de combinación y las relaciones endogámicas-GCA y endogámicas-híbridas en las estrategias de reproducción.

Files

pdf.pdf

Files (1.6 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
md5:2b5e5ef29fa07ecd54d1876bd52fac53
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الجمع بين قدرة محفزات الذرة الاستوائية × المعتدلة لمعدل الحث أحادي الصيغة الصبغية، ومجموعة بذور R1 - nj، والسمات الزراعية
Translated title (French)
Combinaison de la capacité des inducteurs de maïs tropical × tempéré pour le taux d'induction haploïde, la série de graines R1-nj et les caractères agronomiques
Translated title (Spanish)
Combinación de la capacidad de los inductores de maíz tropical × templado para la tasa de inducción haploide, el conjunto de semillas R1-nj y los rasgos agronómicos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4364376004
DOI
10.3389/fpls.2023.1154905

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1149437902
  • https://openalex.org/W11772746
  • https://openalex.org/W1526424766
  • https://openalex.org/W1584468329
  • https://openalex.org/W1605189749
  • https://openalex.org/W1958266132
  • https://openalex.org/W1968846354
  • https://openalex.org/W1980420665
  • https://openalex.org/W1982553420
  • https://openalex.org/W1989813052
  • https://openalex.org/W1991451467
  • https://openalex.org/W1992910451
  • https://openalex.org/W1993091383
  • https://openalex.org/W1999501638
  • https://openalex.org/W2000837003
  • https://openalex.org/W2009858035
  • https://openalex.org/W2015636373
  • https://openalex.org/W2023801617
  • https://openalex.org/W2044536098
  • https://openalex.org/W2052342021
  • https://openalex.org/W2055239593
  • https://openalex.org/W2057523810
  • https://openalex.org/W2065444618
  • https://openalex.org/W2067877300
  • https://openalex.org/W2077744980
  • https://openalex.org/W2080050368
  • https://openalex.org/W2081194711
  • https://openalex.org/W2086569138
  • https://openalex.org/W2105454164
  • https://openalex.org/W2113859484
  • https://openalex.org/W2131134696
  • https://openalex.org/W2152472197
  • https://openalex.org/W2159755944
  • https://openalex.org/W2187055753
  • https://openalex.org/W2214648710
  • https://openalex.org/W2339997142
  • https://openalex.org/W2437820055
  • https://openalex.org/W2468855872
  • https://openalex.org/W2519077832
  • https://openalex.org/W2567410822
  • https://openalex.org/W2573903320
  • https://openalex.org/W2580951591
  • https://openalex.org/W2581153077
  • https://openalex.org/W2583513165
  • https://openalex.org/W2591036898
  • https://openalex.org/W2765981617
  • https://openalex.org/W2893908541
  • https://openalex.org/W2896730899
  • https://openalex.org/W2905393819
  • https://openalex.org/W2950421674
  • https://openalex.org/W2952993450
  • https://openalex.org/W2972366680
  • https://openalex.org/W2977202545
  • https://openalex.org/W2985734592
  • https://openalex.org/W3011516684
  • https://openalex.org/W3012389511
  • https://openalex.org/W3025411740
  • https://openalex.org/W3030167634
  • https://openalex.org/W3107953743
  • https://openalex.org/W3124029929
  • https://openalex.org/W3181447420
  • https://openalex.org/W3185512942
  • https://openalex.org/W3217284534
  • https://openalex.org/W4200187294
  • https://openalex.org/W4200552134
  • https://openalex.org/W4205560890
  • https://openalex.org/W4230921330
  • https://openalex.org/W4302606695
  • https://openalex.org/W4307939088
  • https://openalex.org/W846329678