Explorando nuevos loci genómicos y genes candidatos asociados con la altura de las plantas en el trigo pan búlgaro a través de GWAS de múltiples modelos
Autores: Kartseva, Tania; Aleksandrov, Vladimir; Alqudah, Ahmad M.; Schierenbeck, Matías; Tasheva, Krasimira; Börner, Andreas; Misheva, Svetlana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Explorando nuevos loci genómicos y genes candidatos asociados con la altura de las plantas en el trigo pan búlgaro a través de GWAS de múltiples modelos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Altura de la planta
Control genético
Escaneo de asociación a nivel genómico
Loci de rasgos cuantitativos
Bloques de haplotipos
Gen candidato
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
En el contexto de la mejora de cultivos, la altura de la planta (PH) juega un papel fundamental en la determinación del rendimiento de paja y grano. Aunque se ha investigado extensamente el control genético de la PH en el trigo, aún existe una oportunidad para avanzar más al integrar la genómica con la fenómica relacionada con el crecimiento. Nuestro estudio utiliza las últimas técnicas de escaneo de asociación a nivel genómico (GWAS) para desentrañar la base genética de la variación temporal en la PH a través de 179 accesiones de trigo pan búlgaro, incluyendo razas locales, variedades históricas altas y variedades modernas semi-enanas. Se realizó un GWAS con datos fenotípicos de tres temporadas de crecimiento, los mejores estimadores lineales insesgados calculados y la información genotípica del array 25K Infinium iSelect, utilizando tres métodos estadísticos (MLM, FarmCPU y BLINK). Se identificaron veinticinco loci de rasgos cuantitativos (QTL) asociados con la PH en catorce cromosomas, abarcando 21 nucleótidos de rasgos cuantitativos (QTN) ambientalmente estables y cuatro bloques de haplotipos. Ciertos loci (17) en los cromosomas 1A, 1B, 1D, 2A, 2D, 3A, 3B, 4A, 5B, 5D y 6A permanecen no vinculados a ningún gen conocido, QTL o loci GWAS asociados con la PH, y representan regiones novedosas de potencial importancia en la mejora. Notablemente, estos loci exhiben efectos variables sobre la PH, contribuyen significativamente a la variación natural y se expresan durante las etapas de plántula a reproductiva. El bloque de haplotipo en el cromosoma 6A contiene cinco loci QTN asociados con altura reducida y dos loci que promueven la altura. Esta configuración sugiere un impacto sustancial en la variación natural y tiene potencial para una selección asistida por marcadores precisa. Las regiones genómicas potencialmente novedosas albergan genes candidatos putativos que codifican para la glutamina sintasa, gibberelina 2-oxidasa, factor de respuesta a auxinas, factor de transcripción sensible al etileno y sintasa de óxido nítrico; genes relacionados con el ciclo celular, que codifican para ciclina, proteína reguladora de la condensación de cromosomas (RCC1), subunidad que contiene ATPasa katanina p60 y expansinas; genes implicados en la resistencia mecánica del tallo y mecanismos de defensa, así como reguladores de genes como factores de transcripción y quinasas. Estos hallazgos enriquecen el acervo de recursos genéticos de semi-enanización, proporcionando el potencial para optimizar aún más la PH, mejorar la resistencia a la acame y lograr mayores rendimientos de grano en el trigo pan.
Descripción
En el contexto de la mejora de cultivos, la altura de la planta (PH) juega un papel fundamental en la determinación del rendimiento de paja y grano. Aunque se ha investigado extensamente el control genético de la PH en el trigo, aún existe una oportunidad para avanzar más al integrar la genómica con la fenómica relacionada con el crecimiento. Nuestro estudio utiliza las últimas técnicas de escaneo de asociación a nivel genómico (GWAS) para desentrañar la base genética de la variación temporal en la PH a través de 179 accesiones de trigo pan búlgaro, incluyendo razas locales, variedades históricas altas y variedades modernas semi-enanas. Se realizó un GWAS con datos fenotípicos de tres temporadas de crecimiento, los mejores estimadores lineales insesgados calculados y la información genotípica del array 25K Infinium iSelect, utilizando tres métodos estadísticos (MLM, FarmCPU y BLINK). Se identificaron veinticinco loci de rasgos cuantitativos (QTL) asociados con la PH en catorce cromosomas, abarcando 21 nucleótidos de rasgos cuantitativos (QTN) ambientalmente estables y cuatro bloques de haplotipos. Ciertos loci (17) en los cromosomas 1A, 1B, 1D, 2A, 2D, 3A, 3B, 4A, 5B, 5D y 6A permanecen no vinculados a ningún gen conocido, QTL o loci GWAS asociados con la PH, y representan regiones novedosas de potencial importancia en la mejora. Notablemente, estos loci exhiben efectos variables sobre la PH, contribuyen significativamente a la variación natural y se expresan durante las etapas de plántula a reproductiva. El bloque de haplotipo en el cromosoma 6A contiene cinco loci QTN asociados con altura reducida y dos loci que promueven la altura. Esta configuración sugiere un impacto sustancial en la variación natural y tiene potencial para una selección asistida por marcadores precisa. Las regiones genómicas potencialmente novedosas albergan genes candidatos putativos que codifican para la glutamina sintasa, gibberelina 2-oxidasa, factor de respuesta a auxinas, factor de transcripción sensible al etileno y sintasa de óxido nítrico; genes relacionados con el ciclo celular, que codifican para ciclina, proteína reguladora de la condensación de cromosomas (RCC1), subunidad que contiene ATPasa katanina p60 y expansinas; genes implicados en la resistencia mecánica del tallo y mecanismos de defensa, así como reguladores de genes como factores de transcripción y quinasas. Estos hallazgos enriquecen el acervo de recursos genéticos de semi-enanización, proporcionando el potencial para optimizar aún más la PH, mejorar la resistencia a la acame y lograr mayores rendimientos de grano en el trigo pan.