Resistance genes and gene pyramids controlling rice blast pathogen populations in eight African countries
Creators
- 1. Africa Rice Center
- 2. Centre National de la Recherche Appliquée au Developpement Rural
- 3. National Agricultural Research Organisation
- 4. Rwanda Agriculture Board
- 5. Institut Togolais de Recherche Agronomique
- 6. Institut de l'Environnement et Recherches Agricoles
- 7. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
Description
Abstract Background The behavior of rice varieties under natural environments in fields often differs from the expected one. For developing varieties, breeders give then a particular importance to multi-local field screening to confirm the resistance of their germplasm. We assembled 81 accessions e.g. blast differential, traditional and improved varieties and tested them for resistance to blast ( Pyricularia grisea ) in eight African hot spots under different ecologies. We thus expected to identify accessions and genes or gene pyramids that provide durable resistance locally or across sites. Methods 81 accessions (e.g. blast differential, traditional and improved varieties were tested in hot spots in Benin, Burkina Faso, Côte d'Ivoire, Madagascar, Mali, Rwanda, Togo and Uganda for resistance to leaf and neck blast. An Alpha design (randomized incomplete block) with four replications was used. Correlation between leaf blast and neck blast severity and between incidence and severity were analyzed. Results: From 2013 to 2016, multi-local screening tests were conducted at yje selected sites. Among the 81 rice accessions tested, seven accessions were consistently susceptible while 12 were resistant across locations and seasons. Interestingly, effective individual resistance genes (R genes) or gene pyramids efficient across the sites were identified. In addition, we noticed on some sites, changes in the responses of some rice accessions to the disease from one season to the other. Responses of some accessions also showed great variations from one site to another. In addition, several accessions sharing the same resistance genes exhibited different responses to blast. Regarding the neck blast, only fewer accessions could be assessed as very susceptible ones died at early stages. Although differential responses were observed in the four sites considered for the analysis, several accessions consistently resisted. In addition, results showed that leaf and neck blast resistances were correlated. Conclusions Results obtained provide useful information on the tested germplasm resistance. In addition, it was possible to identify resistant accessions and sometimes the R genes associated which were effective locally or across sites. Results also showed shifts in pathogenicity of the pathogen populations over seasons and sites. Finally, breeders can now use this valuable information for sustainable blast resistance breeding.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة غالبًا ما يختلف سلوك أصناف الأرز في البيئات الطبيعية في الحقول عن السلوك المتوقع. لتطوير الأصناف، يعطي المربون بعد ذلك أهمية خاصة للفحص الميداني متعدد المناطق للتأكد من مقاومة البلازما الجرثومية. قمنا بتجميع 81 ملحقًا مثل الأصناف التفاضلية للتفجير والتقليدية والمحسنة واختبرناها لمقاومة الانفجار (Pyricularia grisea ) في ثماني مناطق ساخنة أفريقية تحت بيئات مختلفة. وبالتالي توقعنا تحديد المدخلات والجينات أو الأهرامات الجينية التي توفر مقاومة دائمة محليًا أو عبر المواقع. تم اختبار طرق الانضمام 81 (على سبيل المثال، فرق الانفجار والأصناف التقليدية والمحسنة في النقاط الساخنة في بنين وبوركينا فاسو وكوتديفوار ومدغشقر ومالي ورواندا وتوغو وأوغندا لمقاومة انفجار الأوراق والرقبة. تم استخدام تصميم ألفا (كتلة عشوائية غير مكتملة) مع أربع نسخ متماثلة. تم تحليل العلاقة بين انفجار الأوراق وشدة انفجار الرقبة وبين الحدوث والشدة. النتائج: من عام 2013 إلى عام 2016، تم إجراء اختبارات فحص محلية متعددة في مواقع مختارة من YJE. من بين 81 من ملحقات الأرز التي تم اختبارها، كانت سبعة ملحقات قابلة للتأثر باستمرار بينما كان 12 منها مقاومًا عبر المواقع والمواسم. ومن المثير للاهتمام أنه تم تحديد جينات المقاومة الفردية الفعالة (جينات R) أو أهرامات الجينات الفعالة عبر المواقع. بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا في بعض المواقع تغيرات في استجابات بعض مدخلات الأرز للمرض من موسم إلى آخر. كما أظهرت ردود بعض الإضافات اختلافات كبيرة من موقع إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت العديد من الملحقات التي تشترك في نفس جينات المقاومة استجابات مختلفة للانفجار. فيما يتعلق بانفجار الرقبة، يمكن تقييم عدد أقل فقط من المدخلات حيث توفيت تلك المعرضة للغاية في المراحل المبكرة. على الرغم من ملاحظة الاستجابات التفاضلية في المواقع الأربعة التي تم النظر فيها للتحليل، إلا أن العديد من عمليات الانضمام قاومت باستمرار. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت النتائج أن مقاومات انفجار الأوراق والرقبة كانت مترابطة. توفر النتائج التي تم الحصول عليها معلومات مفيدة حول مقاومة البلازما الجرثومية التي تم اختبارها. بالإضافة إلى ذلك، كان من الممكن تحديد المدخلات المقاومة وأحيانًا الجينات R المرتبطة بها والتي كانت فعالة محليًا أو عبر المواقع. وأظهرت النتائج أيضًا تحولات في الإمراضية لدى المجموعات الممرضة على مدار المواسم والمواقع. أخيرًا، يمكن للمربين الآن استخدام هذه المعلومات القيمة للتكاثر المستدام المقاوم للانفجارات.Translated Description (French)
Résumé Contexte Le comportement des variétés de riz en milieu naturel dans les champs diffère souvent de celui attendu. Pour le développement des variétés, les sélectionneurs accordent alors une importance particulière au criblage multi-local sur le terrain pour confirmer la résistance de leur germoplasme. Nous avons assemblé 81 accessions, par exemple des variétés différentielles, traditionnelles et améliorées, et les avons testées pour leur résistance au souffle ( Pyricularia grisea ) dans huit points chauds africains sous différentes écologies. Nous nous attendions donc à identifier des accessions et des gènes ou des pyramides de gènes qui offrent une résistance durable localement ou à travers les sites. Méthodes 81 accessions (par exemple, les variétés différentielles de souffle, traditionnelles et améliorées ont été testées dans des points chauds au Bénin, au Burkina Faso, en Côte d'Ivoire, à Madagascar, au Mali, au Rwanda, au Togo et en Ouganda pour la résistance au souffle des feuilles et du cou. Un schéma Alpha (bloc incomplet randomisé) avec quatre réplications a été utilisé. La corrélation entre le souffle foliaire et la sévérité du souffle cervical et entre l'incidence et la sévérité a été analysée. Résultats : De 2013 à 2016, des tests de dépistage multi-locaux ont été menés sur des sites sélectionnés par yje. Parmi les 81 accessions de riz testées, sept accessions étaient systématiquement sensibles tandis que 12 étaient résistantes à travers les lieux et les saisons. Fait intéressant, des gènes de résistance individuels efficaces (gènes R) ou des pyramides de gènes efficaces sur les sites ont été identifiés. De plus, nous avons constaté sur certains sites, des changements dans les réponses de certaines accessions rizicoles à la maladie d'une saison à l'autre. Les réponses de certaines adhésions ont également montré de grandes variations d'un site à l'autre. De plus, plusieurs accessions partageant les mêmes gènes de résistance présentaient des réponses différentes au blast. En ce qui concerne l'explosion du cou, seulement moins d'accessions ont pu être évaluées car les personnes très sensibles sont mortes à un stade précoce. Bien que des réponses différentielles aient été observées dans les quatre sites considérés pour l'analyse, plusieurs accessions ont systématiquement résisté. De plus, les résultats ont montré que les résistances au souffle des feuilles et du cou étaient corrélées. Conclusions Les résultats obtenus fournissent des informations utiles sur la résistance du germoplasme testée. De plus, il a été possible d'identifier des accessions résistantes et parfois les gènes R associés qui étaient efficaces localement ou à travers les sites. Les résultats ont également montré des changements dans la pathogénicité des populations d'agents pathogènes au fil des saisons et des sites. Enfin, les éleveurs peuvent désormais utiliser ces informations précieuses pour une sélection durable contre la résistance aux explosions.Translated Description (Spanish)
Antecedentes abstractos El comportamiento de las variedades de arroz en entornos naturales en los campos a menudo difiere del esperado. Para el desarrollo de variedades, los fitomejoradores dan una importancia particular al cribado de campo multilocal para confirmar la resistencia de su germoplasma. Reunimos 81 accesiones, por ejemplo, variedades diferenciales de voladura, tradicionales y mejoradas, y las probamos para determinar su resistencia a la voladura ( Pyricularia grisea ) en ocho puntos calientes africanos bajo diferentes ecologías. Por lo tanto, esperábamos identificar accesiones y genes o pirámides de genes que proporcionen resistencia duradera localmente o en todos los sitios. Métodos 81 accesiones (por ejemplo, variedades diferenciales, tradicionales y mejoradas de voladura) se probaron en puntos calientes en Benin, Burkina Faso, Costa de Marfil, Madagascar, Malí, Ruanda, Togo y Uganda para determinar la resistencia a la voladura de hojas y cuellos. Se utilizó un diseño alfa (bloque incompleto aleatorizado) con cuatro réplicas. Se analizó la correlación entre la voladura de las hojas y la gravedad de la voladura del cuello y entre la incidencia y la gravedad. Resultados: De 2013 a 2016, se realizaron pruebas de detección multilocales en los sitios seleccionados. Entre las 81 accesiones de arroz probadas, siete accesiones fueron consistentemente susceptibles, mientras que 12 fueron resistentes en todas las ubicaciones y estaciones. Curiosamente, se identificaron genes de resistencia individuales efectivos (genes R) o pirámides de genes eficientes en todos los sitios. Además, notamos en algunos sitios, cambios en las respuestas de algunas accesiones de arroz a la enfermedad de una temporada a otra. Las respuestas de algunas adhesiones también mostraron grandes variaciones de un sitio a otro. Además, varios accesos que compartían los mismos genes de resistencia mostraron diferentes respuestas a Blast. Con respecto a la explosión del cuello, solo se pudieron evaluar menos accesiones, ya que las muy susceptibles murieron en las primeras etapas. Aunque se observaron respuestas diferenciales en los cuatro sitios considerados para el análisis, varias adhesiones se resistieron consistentemente. Además, los resultados mostraron que las resistencias al estallido de la hoja y el cuello estaban correlacionadas. Conclusiones Los resultados obtenidos proporcionan información útil sobre la resistencia del germoplasma analizada. Además, fue posible identificar accesiones resistentes y, a veces, los genes R asociados que fueron efectivos localmente o en todos los sitios. Los resultados también mostraron cambios en la patogenicidad de las poblaciones de patógenos a lo largo de las estaciones y los sitios. Por último, los criadores ahora pueden utilizar esta valiosa información para el mejoramiento sostenible de la resistencia a las explosiones.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- جينات المقاومة وأهرامات الجينات التي تتحكم في مجموعات مسببات أمراض انفجار الأرز في ثمانية بلدان أفريقية
- Translated title (French)
- Gènes de résistance et pyramides de gènes contrôlant les populations d'agents pathogènes de l'explosion du riz dans huit pays africains
- Translated title (Spanish)
- Genes de resistencia y pirámides genéticas que controlan las poblaciones de patógenos del estallido del arroz en ocho países africanos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3115510760
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-18018/v1