Utilizando dos poblaciones derivadas de maíz tropical para el análisis de asociación a nivel genómico de la resistencia al tizón de la hoja y la vaina con bandas
Autores: Li, Shaoxiong; Jiang, Fuyan; Bi, Yaqi; Yin, Xingfu; Li, Linzhuo; Zhang, Xingjie; Li, Jinfeng; Liu, Meichen; Shaw, Ranjan K.; Fan, Xingming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Utilizando dos poblaciones derivadas de maíz tropical para el análisis de asociación a nivel genómico de la resistencia al tizón de la hoja y la vaina con bandas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Hoja estriada
Tizón de vaina
Maíz
Genes de resistencia
Estudio de asociación a nivel genómico
Genes candidatos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
La mancha de hoja y vaina estriada (BLSB) en maíz es una enfermedad fúngica del suelo causada por, lo que resulta en pérdidas significativas de rendimiento. Investigar los genes responsables de regular la resistencia a BLSB es crucial para mejorar el rendimiento. En este estudio, se desarrolló una población de maíz multiparental, que comprende dos poblaciones de líneas endogámicas recombinantes (RIL) que totalizan 442 F8RILs. Las poblaciones se generaron cruzando dos líneas endogámicas tropicales, CML444 y NK40-1, conocidas por su resistencia a BLSB, como madres, con la línea endogámica de alto rendimiento pero susceptible a BLSB Ye107 como el padre común. Posteriormente, utilizamos 562,212 polimorfismos de nucleótido único (SNP) de alta calidad generados a través de genotipificación por secuenciación (GBS) para un estudio de asociación genómica (GWAS) integral con el objetivo de identificar genes responsables de la resistencia a BLSB. Los objetivos de este estudio fueron (1) identificar SNPs asociados con la resistencia a BLSB a través de análisis de asociación genómica, (2) explorar genes candidatos que regulan la resistencia a BLSB en maíz, y (3) investigar las vías involucradas en la resistencia a BLSB y descubrir genes candidatos clave a través del análisis de Ontología de Genes (GO). El análisis GWAS reveló diecinueve SNPs significativamente asociados con BLSB que fueron identificados de manera consistente en cuatro entornos en el GWAS, con una variación fenotípica explicada (PVE) que varió del 2.48% al 11.71%. El análisis de una región de 40 kb aguas arriba y aguas abajo de los SNPs significativos reveló varios genes candidatos potenciales. Al integrar información de GDB de maíz y el NCBI, identificamos cinco nuevos genes candidatos, a saber, , ubicados en el cromosoma 8, y en el cromosoma 10, relacionados con la resistencia a BLSB. Estos genes candidatos exhiben asociación con varios aspectos, incluidos las proteínas de la membrana celular del maíz y las proteínas inmunes celulares, así como conexiones con el metabolismo celular, el transporte, la regulación transcripcional y las proteínas estructurales. Estas proteínas y procesos bioquímicos juegan roles cruciales en la defensa del maíz contra BLSB. Cuando invade las plantas de maíz, induce la expresión de genes que codifican proteínas específicas y regula las vías metabólicas correspondientes para frustrar la invasión de este hongo. El presente estudio contribuye significativamente a nuestra comprensión de la base genética de la resistencia a BLSB en maíz, ofreciendo valiosos conocimientos sobre nuevos genes candidatos que podrían ser instrumentales en futuros esfuerzos de mejoramiento para desarrollar variedades de maíz con resistencia mejorada a BLSB.
Descripción
La mancha de hoja y vaina estriada (BLSB) en maíz es una enfermedad fúngica del suelo causada por, lo que resulta en pérdidas significativas de rendimiento. Investigar los genes responsables de regular la resistencia a BLSB es crucial para mejorar el rendimiento. En este estudio, se desarrolló una población de maíz multiparental, que comprende dos poblaciones de líneas endogámicas recombinantes (RIL) que totalizan 442 F8RILs. Las poblaciones se generaron cruzando dos líneas endogámicas tropicales, CML444 y NK40-1, conocidas por su resistencia a BLSB, como madres, con la línea endogámica de alto rendimiento pero susceptible a BLSB Ye107 como el padre común. Posteriormente, utilizamos 562,212 polimorfismos de nucleótido único (SNP) de alta calidad generados a través de genotipificación por secuenciación (GBS) para un estudio de asociación genómica (GWAS) integral con el objetivo de identificar genes responsables de la resistencia a BLSB. Los objetivos de este estudio fueron (1) identificar SNPs asociados con la resistencia a BLSB a través de análisis de asociación genómica, (2) explorar genes candidatos que regulan la resistencia a BLSB en maíz, y (3) investigar las vías involucradas en la resistencia a BLSB y descubrir genes candidatos clave a través del análisis de Ontología de Genes (GO). El análisis GWAS reveló diecinueve SNPs significativamente asociados con BLSB que fueron identificados de manera consistente en cuatro entornos en el GWAS, con una variación fenotípica explicada (PVE) que varió del 2.48% al 11.71%. El análisis de una región de 40 kb aguas arriba y aguas abajo de los SNPs significativos reveló varios genes candidatos potenciales. Al integrar información de GDB de maíz y el NCBI, identificamos cinco nuevos genes candidatos, a saber, , ubicados en el cromosoma 8, y en el cromosoma 10, relacionados con la resistencia a BLSB. Estos genes candidatos exhiben asociación con varios aspectos, incluidos las proteínas de la membrana celular del maíz y las proteínas inmunes celulares, así como conexiones con el metabolismo celular, el transporte, la regulación transcripcional y las proteínas estructurales. Estas proteínas y procesos bioquímicos juegan roles cruciales en la defensa del maíz contra BLSB. Cuando invade las plantas de maíz, induce la expresión de genes que codifican proteínas específicas y regula las vías metabólicas correspondientes para frustrar la invasión de este hongo. El presente estudio contribuye significativamente a nuestra comprensión de la base genética de la resistencia a BLSB en maíz, ofreciendo valiosos conocimientos sobre nuevos genes candidatos que podrían ser instrumentales en futuros esfuerzos de mejoramiento para desarrollar variedades de maíz con resistencia mejorada a BLSB.