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Analysis of QTLs for yield components, agronomic traits, and disease resistance in an advanced backcross population of spring barley

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Abstract:

Hordeum vulgare subsp. spontaneum, the wild progenitor of barley, is a potential source of useful genetic variation for barley breeding programs. The objective of this study was to map quantitative trait loci (QTLs) in an advanced backcross population of barley. A total of 207 BC3 lines were developed using the 2-rowed German spring cultivar Hordeum vulgare subsp. vulgare 'Brenda' as a recurrent parent and the H. vulgare subsp. spontaneum accession HS584 as a donor parent. The lines were genotyped by 108 simple-sequence repeat (SSR) markers and evaluated in field tests for the measurement of grain yield and its components, such as ear length, spikelet number per spike, grain number per spike, spike number, and 1000-grain mass, as well as heading date and plant height. A total of 100 QTLs were detected. Ten QTLs with increasing effects were found for ear length, spikelet number, and grain number per spike. Three QTLs contributed by HS584 were found to significantly decrease days to heading across all years at 2 locations. In addition, 2 QTLs from HS584 on chromosomes 2H and 3H were associated with resistance to leaf rust. Based on genotypic data obtained from this population, 55 introgression lines carrying 1 or 2 donor segments were selected to develop a set of doubled-haploid lines, which will be used to reconfirm and investigate the effects of 100 QTLs for future genetic studies.Key words: advanced backcross QTL analysis (AB-QTL), barley, simple sequence repeat, Hordeum vulgare subsp. spontaneum, introgression line.

Le Hordeum vulgare subsp. spontaneum, l'ancêtre de l'orge cultivée, constitue une source potentielle de variation génétique utile en amélioration. L'objectif de cette étude était de réaliser une cartographie QTL au sein d'une population rétrocroisée avancée. Un ensemble de 207 lignées BC3 ont été développées en employant le cultivar de printemps à 2 rangs 'Brenda' (Hordeum vulgare subsp. vulgare) comme parent récurrent et l'accession HS584 du H. vulgare subsp. spontaneum comme donneur. Les lignées ont été génotypées à l'aide de 108 microsatellites et évaluées au champ pour le rendement et ses composantes telles que la taille des épis, le nombre d'épillets par épi, le nombre de grains par épi, le nombre d'épis et le poids de mille grains, ainsi que pour la date d'épiaison et la hauteur. Au total, 100 QTL ont été détectés. Dix QTL à effets croissants ont été identifiés pour la taille des épis, le nombre d'épillets et le nombre de grains. Trois QTL contribués par HS584 réduisaient significativement le nombre de jours à l'épiaison pour toutes les années et sur les deux sites. De plus, 2 QTL des chromosomes 2H et 3H de HS584 étaient associés à la résistance à la rouille brune. Sur la base des données génotypiques obtenues chez cette population, 55 lignées d'introgression portant 1 ou 2 segments du donneur ont été choisies pour développer des lignées haploïdes doublées, lesquelles serviront à confirmer et examiner plus en profondeur les effets des 100 QTL lors d'études génétiques ultérieures.Mots clés : cartographie QTL chez des rétrocroisements avancés, orge, séquences simples répétitives, Hordum vulgare ssp. spontaneum, lignée d'introgression.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-05-01

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