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Molecular characterization and mapping of ALMT1, the aluminium-tolerance gene of bread wheat (Triticum aestivum L.)

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Abstract:

The major aluminum (Al) tolerance gene in wheat ALMT1 confers. An Al-activated efflux of malate from root apices. We determined the genomic structure of the ALMT1 gene and found it consists of 6 exons interrupted by 5 introns. Sequencing a range of wheat genotypes identified 3 alleles for ALMT1, 1 of which was identical to the ALMT1 gene from an Aegilops tauschii accession. The ALMT1 gene was mapped to chromosome 4DL using 'Chinese Spring' deletion lines, and loss of ALMT1 coincided with the loss of both Al tolerance and Al-activated malate efflux. Aluminium tolerance in each of 5 different doubled-haploid populations was found to be conditioned by a single major gene. When ALMT1 was polymorphic between the parental lines, QTL and linkage analyses indicated that ALMT1 mapped to chromosome 4DL and cosegregated with Al tolerance. In 2 populations examined, Al tolerance also segregated with a greater capacity for Al-activated malate efflux. Aluminium tolerance was not associated with a particular coding allele for ALMT1, but was significantly correlated with the relative level of ALMT1 expression. These findings suggest that the Al tolerance in a diverse range of wheat genotypes is primarily conditioned by ALMT1.Key words: aluminum, tolerance, genetic marker, Triticum aestivum, QTL, deletion mapping.

Les auteurs ont déterminé la structure d'ALMT1, un gène conférant la tolérance à l'aluminium (Al) chez le blé et qui code pour un transporteur de malate activé par l'Al. Ce gène est composé de 6 exons et il est interrompu par 5 introns. Le séquençage de ce gène chez une gamme de génotypes a permis d'identifier 4 allèles d'ALMT1, dont un était identique au gène ALMT1 chez une accession de l'Aegilops tauschii. Ce gène a été localisé sur le chromosome 4DL à l'aide d'une série de délétants chez le blé 'Chinese Spring'. La perte d'ALMT1 coïncidait avec la perte de tolérance à l'Al et de l'exportation de malate stimulée par l'Al. La tolérance à l'Al chez 5 populations différentes d'haploïdes doublés s'est avérée déterminée par un seul gène majeur. Lorsque le gène ATML1 était polymorphe entre les 2 parents, des analyses QTL et de liaison génétique ont montré qu'ATML1 était situé sur 4DL et montrait une co-ségrégation avec une plus forte capacité d'exportation du malate stimulée par l'Al. Chez 2 des populations examinées, la tolérance à l'Al a aussi co-ségrégé avec une capacité accrue d'exportation du malate. La tolérance à l'Al n'était pas associée à un allèle codant particulier, mais elle était corrélée avec le niveau relatif d'expression d'ALMT1. Ces observations suggèrent que la tolérance à l'Al chez une gamme de génotypes du blé est largement déterminée par ALMT1.Mots clés : aluminium, tolérance, marqueur génétique, Triticum aestivum, QTL, cartographie par délétions.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2005

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