Selection for low erucic acid and genetic mapping of loci affecting the accumulation of very long-chain fatty acids in meadowfoam seed storage lipids

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Abstract:

Erucic acid (22:113) has been identified as an anti-nutritional compound in meadowfoam (Limnanthes alba) and other oilseeds in the Brassicales, a classification which has necessitated the development of low erucic acid cultivars for human consumption. The erucic acid concentrations of meadowfoam wild types (8%-24%) surpass industry standards for human consumption (≤3%). The goals of the present study were to develop low erucic acid lines and identify loci affecting the accumulation of 22:113 and other very long-chain fatty acids (VLCFAs) in meadowfoam seed storage lipids. LE76, a low erucic acid line, was developed by 3 cycles of selection in an ethyl methanesulfonate-treated wildtype population. LE76 produced 3% 22:113, threefold less than the M0 population. Wildtype × LE76 F2 populations produced continuous, approximately normal erucic and dienoic acid distributions. Loss-of-function mutations apparently did not segregate and individuals with low 22:113 concentrations (≤3%) were observed only in F2 populations from hybrids with L. alba subsp. alba wild types. The meadowfoam genome was mapped and scanned for quantitative trait loci (QTL) affecting VLCFA profiles in seed storage lipids by genotyping and phenotyping wildtype × low erucic acid F2 progeny. Composite interval mapping identified 3 moderately large-effect erucic acid QTL. The low erucic acid parent transmitted favorable alleles for 2 of 3 QTL, suggesting low erucic acid cultivars can be developed by combining favorable alleles transmitted by wildtype and low erucic acid parents.

L’acide érucique (22:113) a été identifié comme étant un composé anti-nutritionnel chez le limnanthès blanc (Limnanthes alba) et d’autres plantes oléagineuses chez les Brassicales, une situation qui a nécessité le développement de cultivars à faible teneur en acide érucique pour fins de consommation humaine. Les concentrations en acide érucique chez les variétés sauvages du limnanthès blanc (8-24 %) dépassent les standards de l’industrie (<3 %) pour la consommation humaine. Les objectifs de la présente étude étaient de développer des lignées à faible teneur en acide érucique et d’identifier des locus influençant l’accumulation de 22:113 et d’autres acides gras à très longue chaîne (VLCFA) chez les lipides de réserve du limnanthès blanc. LE76, une lignée à faible teneur en acide érucique, a été développée au terme de trois cycles de sélection au sein d’une population sauvage traitée à l’éthyl-méthyl sulfonate. La teneur en 22:113 chez LE76 est de 3 %, soit trois fois moins que chez la population M0. Des populations issues du croisement sauvage × LE76 affichaient une distribution continue, approximativement normale des acides érucique et diénoïque. Des mutations de perte de fonction n’étaient apparemment pas en ségrégation et des individus à faible teneur (<3 %) de 22:113 ont été observés uniquement au sein de populations F2 dérivées d’hybrides avec le type sauvage du L. alba subsp. alba. Une carte du génome du limnanthès blanc a été produite et inspectée pour des locus de caractères quantitatifs (QTL) affectant les profils de VLCFA chez les lipides de réserve en génotypant et en phénotypant des F2 issus de croisements sauvage × faible teneur en acide érucique. En cartographie d’intervalle composite, trois QTL à effets modérément larges pour la teneur en acide érucique ont été identifiés. Le parent à faible teneur en acide érucique a transmis les allèles favorables à deux des trois locus, ce qui suggère qu’il serait possible de développer des cultivars à faible teneur en acide érucique en combinant les allèles favorables transmis tant par les parents sauvages que par ceux à faible teneur en acide érucique.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2009

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