Association mapping of yellow pigment in an elite collection of durum wheat cultivars and breeding lines

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Abstract:

Association mapping (AM) is an alternative or complementary strategy to QTL mapping for describing associations between genotype and phenotype based on linkage disequilibrium (LD). Yellow pigment (YP), an important end-use quality trait in durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum), was evaluated to determine the ability of AM to identify previously published QTL and to identify genomic regions for further genetic dissection. The YP concentration was determined for 93 durum wheat accessions sampled from a variety of geographic origins. Analysis of population structure using distance- and model-based estimates indicated the presence of five subpopulations. Using subpopulation assignments as covariates, significant (P < 0.05) marker-trait associations for YP were detected on all chromosomes of the durum genome. Using AM, genomic regions housing known YP QTL were confirmed, most notably the group 7 chromosomes. In addition, several markers on the group 1, 2, and 3 chromosomes were identified where QTL have yet to be reported. A phytoene synthase gene, Psy1-B1, a potential candidate gene for YP, was significantly associated with YP and was in strong LD with microsatellite markers on the distal end of 7BL. Our results demonstrated that AM complemented traditional QTL mapping techniques and identified novel QTL that should be the target of further genetic dissection.

L’analyse d’associations constitue une stratégie alternative ou complémentaire à la cartographie QTL pour décrire des associations entre génotype et phénotype fondées sur le déséquilibre de liaison (LD pour « linkage disequilibrium »). La teneur en pigments jaunes est une composante importante de la qualité chez le blé dur (Triticum turgidum L. var durum), et ce caractère a été évalué afin de déterminer si une analyse d’association permettrait d’identifier des QTL déjà rapportés ainsi que des régions génomiques pour de futures études. La teneur en pigments jaunes a été mesurée chez 93 accessions de blé dur de diverses origines géographiques. L’analyse de la structure au sein de cette population au moyen de la distance ou d’une analyse bayesienne a suggéré la présence de cinq sous-populations. En employant l’appartenance à une sous-population comme co-variable, des associations significatives (P < 0,05) ont été obtenues pour des marqueurs situés sur tous les chromosomes et la teneur en pigments jaunes. Grâce à l’analyse d’associations, les auteurs ont confirmé la présence de QTL connus, particulièrement sur les chromosomes du groupe 7. De plus, plusieurs marqueurs situés sur les chromosomes des groupes 1, 2 et 3 ont été identifiés bien que ces régions n’aient pas encore été identifiées par analyse QTL. Le degré mesuré de LD entre le gène codant pour une phytoène synthase (Psy1-B1), un gène candidat potentiel pouvant contribuer à la teneur en pigments jaunes, était significativement associé à ce caractère et présentait un LD important avec des microsatellites situés sur la portion distale de 7BL. Ces résultats montrent que l’analyse d’associations complémente les techniques traditionnelles de cartographie QTL et a permis d’identifier de nouveaux QTL qui mériteraient de faire l’objet de futures études.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2008

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