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Título

Identification of stay green QTLs in maize by selective genotyping

AutorKante, Moctar
DirectorOrdás López, Bernardo ; Revilla Temiño, Pedro
Palabras claveZea mays
Stay green
Visual rating
QTL
SSR markers
Selective genotyping
Valoración visual QTL
Microsatelite
Genotipado selectivo
Génotypage sélectif
Fecha de publicación16-oct-2014
EditorCSIC - Misión Biológica de Galicia (MBG)
CitaciónIdentification of stay green QTLs in maize by selective genotyping (2014)
Resumen[EN] Stay green is an important trait for maize production under postflowering drought or low nitrogen conditions. This study conducted at the Misión Biológica de Galicia research center aimed to identify maize stay green visual rating related QTLs by a selective genotyping using Single Sequence Repeats (SSR) markers. The two F2 population, used in 2012 (544 individuals) and 2013 (2500 individuals in 2013) F2 populations were derived from two single crosses between the same stay green line (PHG39) and two different non stay green lines (EA1070 in 2012 and B73 in 2013); and parental lines were used as checks for the 2013 trial. Upper tails were first genotyped and SSRs with significant (based on the binomial distribution) PHG39 allele frequencies were assessed in the lower tails. A marker with significant allele probabilities in both tails indicated a marker-trait relationship. For significant markers, an ANOVA permitted to separate means of homozygotes and heterozygotes within F2 plants. Descriptive statistics showed that F2 plants were superior to parental lines for all traits, apart from the visual rating; and those differences were significant for all traits except for Fv/FM1 and Fv/FM2 (t-test, P<0.05), photosystem II quantum yields at one month after silking and at maturity, respectively. Compared with B73, PHG39 had significantly superior chlorophyll contents at silking, one month and two months later, respectively Chlo1 Chlo2 and Chlo3. B73 had greater (P<0.05) kernel weight and kernel number. For both trials, Chlo1 was more correlated (Pearson (n)) to Chlo2 (r=0.53 in 2012 and r=0.62 in 2013) and Chlo3 was more correlated to Fv/FM2 (r=0.62) Chlo3 (r=0.57). Kernel weight and kernel number had the highest correlation coefficient (r=0.86). The 3 QTLs detected in this study were located on chromosomes 1 (1 QTL) and 5 (1 QTL) in 2012 and chromosome 10 (1 QTL) in 2013, a single marker locus explaining from 7.99 to 42.22% of the visual rating phenotypic variance. QTL on chromosome 1 was a cluster of 4 markers with significant allele probabilities in both tails and explained also up to 57.84% of Chlo3 phenotypic variance and 21.25% of kernel weight phenotypic variance. Between homozygote F2 plants, no difference was found neither for Chlo1 and Chlo2 in both populations nor for kernel weight, Fv/FM1 and Fv/FM2 in 2013. Results may help in a better understanding of the genetic control of stay green. And adjacent genomic location of detected QTLs for the visual rating trait will facilitate their exploitation in maize breeding for the stay green character by marker assisted selection.
[ES] La senescencia tardía (stay green) es una característica importante para la producción de maíz en condiciones de sequía o de bajo nitrógeno. Este estudio, realizado en el Centro de Investigación Misión Biológica de Galicia, tuvo como objetivo de identificar QTL relacionados a la senescencia tardía en el maíz, por genotipado selectivo y utilizando marcadores microsatellites (SSR). Las dos poblaciones F2 usadas en 2012 (544 personas ) y 2013 (2500 individuos en 2013) se obtuvieron a partir de dos simple cruces entre la misma línea stay green ( PHG39 ) y dos que no son stay green ( EA1070 en 2012 y B73 en 2013); y las líneas parentales se utilizaron como controles para el ensayo de 2013. Primero, las colas superiores fueron genotipadas y los marcadores que tenían una probabilidad (basada en la distribución binomial) significativa para el alelo de PHG39 fueron evaluadas en las colas inferiores. Un marcador con probabilidades alélicas significativas en ambas colas indicó una relación marcador-carácter. Para los marcadores significativos, un ANOVA permitió separar los medios de homocigotos y heterocigotos dentro de las plantas F2. Las estadísticas descriptivas mostraron que las plantas F2 fueron superiores a las líneas parentales para todos los caracteres, aparte la apreciación visual; y esas diferencias fueron significativas para todos los caracteres, excepto para Fv/FM1 y Fv/FM2 (t-test, P<0,05), rendimiento cuántico de la fotosíntesis un mes después de la floración y en la madurez, respectivamente. En comparación con B73, PHG39 tenía un contenido de clorofila significativamente superior a la floración femenina, un mes y dos meses más tarde, respectivamente Chlo1 Chlo2 y Chlo3. B73 tenía mayor (P<0,05) peso y número de granos. Para ambos ensayos, Chlo1 era más correlacionado (Pearson (n)) con Chlo2 (r=0,53 en 2012 y r=0,62 en 2013) y Chlo3 era más correlacionada con Fv/FM2 (r=0,62) y el score (r=0,57) . El peso de grano y el número de granos tenían el mayor coeficiente de correlación (r= 0,86). Los 3 QTL detectados en este estudio se encuentran en los cromosomas 1 y 5 en 2012 y en el cromosoma 10 en 2013, un único marcador explicando entre 7,99 y 42,22 % de la variación fenotípica. El QTL en el cromosoma 1 era un racimo de 4 marcadores con probabilidades alélicas significativas en ambas colas y también explicó hasta 57.84 % de Chlo3 variación fenotípica de Chlo3 y 21.25 % de la variación fenotípica del peso del grano. Entre plantas F2 homocigotos, no se encontraron diferencias ni para Chlo1 y Chlo2 en ambas poblaciones ni para el peso de grano, Fv / FM1 y Fv / FM2 en 2013. Los resultados pueden ayudar a una mejor comprensión del control genético del stay green. Y los sitios genómicos adyacentes a los QTLs detectados facilitarán su explotación en mejoramiento de maíz para el carácter stay grenn por selección asistida por marcadores.
[FR] La senescence tardive (stay green) est une caractéristique importante pour la production de maïs dans la dans des conditions de sécheresse de faible teneur en azote. Cette étude, menée au centre de recherche Misión Biológica de Galicia, avait pour objectif d’identifier des QTL relatifs à la senescence tardive chez le maïs par un génotypage sélectif et des marqueurs microsatellites (SSR). Les deux populations F2 utilisées en 2012 (544 individus) et 2013 (2500 individus), populations F2 ont été obtenues à partir de deux croisements simples entre le même parent avec le caractère stay green (PHG39) et deux lignées non stay green (EA1070 en 2012 et B73 en 2013); les parents ont été utilisés comme témoins pour l'essai 2013. Les deux extrêmes supérieurs des distributions phénotypiques de l’évaluation visuelle ont d'abord été génotypées et les marqueurs avec des fréquences alléliques significatives (basées sur la distribution binomiale) ont été évalués dans les extrêmes inférieurs. Un marqueur avec des probabilités alléliques significatives dans les deux extrêmes indique une relation marqueur-caractère. Pour les marqueurs significatifs, une analyse de variance a permis de séparer les moyens des homozygotes et hétérozygotes parmi les plantes de la F2. Les statistiques descriptives ont montré que les plantes de la F2 sont supérieures aux parents pour tous les caractères, en dehors de l'estimation visuelle; et ces différences étaient significatives pour tous les caractères à l'exception de Fv/FM1 et Fv/FM2 (test Student, p<0,05), rendements quantiques du photosystème II à un mois après l'apparition la floraison et à maturité, respectivement. Par rapport à B73, PHG39 avait la teneur en chlorophylle significativement supérieures à la floraison, un mois et deux mois plus tard, respectivement Chlo1 Chlo2 et Chlo3. B73 avait le plus important (P<0,05) poids nombre de grains. Pour les deux essais, Chlo1 était plus corrélé (Pearson (n)) à Chlo2 (r=0,53 en 2012 et r=0,62 en 2013) et Chlo3 était plus corrélée à Fv/FM2 (r=0,62) et le score (r=0,57). Poids du noyau et du nombre de noyau ont le coefficient de corrélation le plus élevé (r=0,86). Les 3 QTL détectés dans cette étude ont été localisés sur les chromosomes 1 et 5 en 2012 et le chromosome 10 en 2013, un seul marqueur expliquant entre 7,99 et 42,22% de la variance phénotypique. Le QTL situé sur le chromosome 1 a un ensemble de quatre marqueurs avec des probabilités alléliques significatives dans les deux extrêmes et explique jusqu'à 57,84% de la variance phénotypique de Chlo3 et 21,25% variance phénotypique du poids des grains. Entre plantes homozygotes de la F2, aucune différence n'a été observée ni pour Chlo1 et Chlo2 dans les deux populations, ni pour le poids des grains, Fv/FM1 et Fv/FM2 en 2013. Les résultats peuvent aider à une meilleure compréhension du contrôle génétique du caractère stay green chez le maïs. Et les sites génomiques adjacentes aux QTLs détectés pour faciliteront leur exploitation dans l'amélioration du maïs pour la senescence tardive par sélection assistée par marqueurs.
Descripción68 páginas.- Trabajo fin de máster en el IAMZ (Zaragoza), Instituto Agronómico Mediterráneo de Zaragoza, por la Unversidad de Lleida
URIhttp://hdl.handle.net/10261/168233
Aparece en las colecciones: (MBG) Tesis
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