Unveiling the genetic basis of Sclerotinia head rot resistance in sunflower

Autores
Filippi, Carla Valeria; Zubrzycki, Jeremías Enrique; Di Rienzo, Julio Alejandro; Quiroz, Facundo José; Puebla, Andrea Fabiana; Alvarez, D.; Maringolo, C. A.; Escande, Alberto Raul; Hopp, Horacio Esteban; Heinz, Ruth Amelia; Paniego, Norma Beatriz; Lia, Veronica Viviana
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Background: Sclerotinia sclerotiorum is a necrotrophic fungus that causes Sclerotinia head rot (SHR) in sunflower, with epidemics leading to severe yield losses. In this work, we present an association mapping (AM) approach to investigate the genetic basis of natural resistance to SHR in cultivated sunflower, the fourth most widely grown oilseed crop in the world. Results: Our association mapping population (AMP), which comprises 135 inbred breeding lines (ILs), was genotyped using 27 candidate genes, a panel of 9 Simple Sequence Repeat (SSR) markers previously associated with SHR resistance via bi-parental mapping, and a set of 384 SNPs located in genes with molecular functions related to stress responses. Moreover, given the complexity of the trait, we evaluated four disease descriptors (i.e, disease incidence, disease severity, area under the disease progress curve for disease incidence, and incubation period). As a result, this work constitutes the most exhaustive AM study of disease resistance in sunflower performed to date. Mixed linear models accounting for population structure and kinship relatedness were used for the statistical analysis of phenotype-genotype associations, allowing the identification of 13 markers associated with disease reduction. The number of favourable alleles was negatively correlated to disease incidence, disease severity and area under the disease progress curve for disease incidence, whereas it was positevily correlated to the incubation period. Conclusions: Four of the markers identified here as associated with SHR resistance (HA1848, HaCOI_1, G33 and G34) validate previous research, while other four novel markers (SNP117, SNP136, SNP44, SNP128) were consistently associated with SHR resistance, emerging as promising candidates for marker-assisted breeding. From the germplasm point of view, the five ILs carrying the largest combination of resistance alleles provide a valuable resource for sunflower breeding programs worldwide.
Fil: Filippi, Carla Valeria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Zubrzycki, Jeremías Enrique. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Di Rienzo, Julio Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina
Fil: Quiroz, Facundo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina
Fil: Puebla, Andrea Fabiana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Alvarez, D.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Córdoba. Estación Experimental Agropecuaria Manfredi; Argentina
Fil: Maringolo, C. A.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina
Fil: Escande, Alberto Raul. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina
Fil: Hopp, Horacio Esteban. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Heinz, Ruth Amelia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Paniego, Norma Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Lia, Veronica Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Materia
ARGENTINIAN GERMPLASM
ASSOCIATION MAPPING
DISEASE RESISTANCE
SUNFLOWER
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Results: Our association mapping population (AMP), which comprises 135 inbred breeding lines (ILs), was genotyped using 27 candidate genes, a panel of 9 Simple Sequence Repeat (SSR) markers previously associated with SHR resistance via bi-parental mapping, and a set of 384 SNPs located in genes with molecular functions related to stress responses. Moreover, given the complexity of the trait, we evaluated four disease descriptors (i.e, disease incidence, disease severity, area under the disease progress curve for disease incidence, and incubation period). As a result, this work constitutes the most exhaustive AM study of disease resistance in sunflower performed to date. Mixed linear models accounting for population structure and kinship relatedness were used for the statistical analysis of phenotype-genotype associations, allowing the identification of 13 markers associated with disease reduction. The number of favourable alleles was negatively correlated to disease incidence, disease severity and area under the disease progress curve for disease incidence, whereas it was positevily correlated to the incubation period. Conclusions: Four of the markers identified here as associated with SHR resistance (HA1848, HaCOI_1, G33 and G34) validate previous research, while other four novel markers (SNP117, SNP136, SNP44, SNP128) were consistently associated with SHR resistance, emerging as promising candidates for marker-assisted breeding. From the germplasm point of view, the five ILs carrying the largest combination of resistance alleles provide a valuable resource for sunflower breeding programs worldwide.Fil: Filippi, Carla Valeria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Zubrzycki, Jeremías Enrique. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Di Rienzo, Julio Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaFil: Quiroz, Facundo José. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; ArgentinaFil: Puebla, Andrea Fabiana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. 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Fil: Filippi, Carla Valeria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Zubrzycki, Jeremías Enrique. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
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Fil: Escande, Alberto Raul. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina
Fil: Hopp, Horacio Esteban. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
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Fil: Paniego, Norma Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
Fil: Lia, Veronica Viviana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina
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