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Haplotype diversity of preharvest sprouting QTLs in wheat

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Preharvest sprouting (PHS) is one of the most important factors affecting wheat production worldwide in environments characterized by rainfall and high humidity at harvest. In such environments, the incorporation of seed dormancy of a limited duration is required to minimize losses associated with PHS. A global collection of 28 PHS-resistant and -susceptible wheat germplasm was characterized with microsatellite markers flanking the genomic regions associated with PHS-resistance quantitative trait loci (QTLs), particularly on chromosomes 3D and 4A. The genetic diversity analysis revealed 380 alleles at 54 microsatellite loci, with an average of 7.0 alleles per locus, among the 28 wheat genotypes. Gower’s genetic similarity values among all possible pairs of genotypes varied from 0.44 to 0.97, indicating that there is considerable diversity in the PHS germplasm evaluated. Cluster and principal coordinates analysis of genetic similarity estimates differentiated the genotypes into groups, according to their source of PHS resistance. Three major SSR haplotypes were observed on chromosome 4AL, designated RL4137-type allele, Aus1408-type allele, and synthetic-hexaploid-type allele. The RL4137-type allele was prevalent in Canadian cultivars, mostly in cluster 6, followed by the Aus1408-type and its derivatives in clusters 4 and 5. The Syn36 and Syn37 alleles on chromosome 4AL were rare. On chromosome 3DL, the SSRs haplotypes derived from Syn36 and Syn37 were also rare, and proved unique to the Aegilops tauschii- derived synthetic hexaploids. They are therefore likely carrying resistance genes different from those previously reported. Based on genetic relationships, PHS resistance might be improved by selecting parental genotypes from different clusters.

La germination sur épi (PHS, de l’anglais «preharvest sprouting») est l’un des facteurs qui touche le plus la production de blé dans les environnements caractérisés par des pluies et une forte humidité à la récolte. Dans de tels environnements, l’incorporation d’une dormance des graines de durée limitée est requise pour minimiser les pertes associées au PHS. Une collection mondiale de génotypes de blé résistants ou sensibles au PHS a été caractérisée avec des microsatellites bordant des régions génomiques présentant des QTL de résistance au PHS, en particulier les chromosomes 3D et 4A. L’analyse de la diversité génétique a révélé 380 allèles chez 54 microsatellites au sein des 28 génotypes, soit une moyenne de 7,0 allèles par locus. L’indice de similarité génétique (GS) de Gower, calculé sur toutes les paires possibles de génotypes, variait entre 0,44 et 0,97 ce qui indique une diversité génétique considérable au sein du germoplasme évalué. Des analyses de groupement et des coordonnées principales réalisées sur les mesures GS ont permis de séparer les génotypes en groupes en fonction de leur source de résistance au PHS. Trois haplotypes SSR majeurs ont été observés sur le chromosome 4AL, soit les allèles de type RL4137, de type Aus1408 et de type hexaploïde synthétique. L’allèle de type RL4137 était prédominant chez les cultivars canadiens, principalement dans le groupe 6, suivi de l’allèle de type Aus1408 et ses dérivés dans les groupes 4 et 5. Les allèles Syn36 et Syn37 étaient rares sur 4AL. Sur le chromosome 3DL, les haplotypes SSR dérivés de Syn36 et Syn37 étaient également rares et se sont avérés uniques aux hexaploïdes synthétiques dérivés de l’Aegilops tauschii. Ceux-ci portent ainsi vraisemblablement des gènes de résistance différents de ceux rapportés précédemment. En fonction des relations génétiques, il serait possible d’accroître la résistance au PHS en choisissant des parents appartenant à différents groupes.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2007

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  • From its inception in 1957, this international cytogenetics journal has catered to the research areas of the members of the Genetics Society of Canada; traditionally, these have included agriculture, entomology, genetics/cytogenetics, and evolutionary mechanisms. The contents of the journal have evolved as contributors developed new technologies and interests. A 20-member Editorial Board is composed of scientists from around the world. Reviews and commentary from respected experts are often featured.
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