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Mapping of STS markers obtained from oat resistance gene analog sequences

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Two previously isolated resistance gene analogs (RGAs) of oat have been located as RFLPs in the reference map of Avena byzantina ‘Kanota’ × Avena sativa ‘Ogle’ in regions either homologous or homoeologous to loci for resistance to Puccinia coronata, the causal agent of crown rust. In this study, the RGAs were mapped in two recombinant inbred line (RIL) populations that segregate for crown rust resistance: the diploid Avena strigosa × Avena wiestii RIL population (Asw), which has been used for mapping the complex locus PcA, and the hexaploid MN841801-1 × Noble-2 RIL population (MN), in which QTLs have been located. To obtain single-locus markers, RGAs were converted to sequence tagged site (STS) markers using a procedure involving extension of the original RGA sequence lengths by PCR genome walking, amplification and cloning of the parental fragments, and identification of single nucleotide polymorphisms. The procedure successfully obtained STSs from different members of the L7M2 family of sequences, the initial NBS of which have nucleotide similarities of >83%. However, for RGA III2.18, the parental lines were not polymorphic for the STSs assayed. A sequence characterized amplified region (SCAR) marker with features of an RGA had been previously identified for gene Pc94. This marker was also mapped in the above RIL populations. Markers based on RGA L7M2 co-localized with markers defining the QTL Prq1a in linkage group MN3, and were located 15.2 cM from PcA in linkage group AswAC. The SCAR marker for Pc94 was also located in the QTL Prq1a but at 39.5 cM from PcA in AswAC, indicating that the NBS-LRR sequence represented by this marker is not related to PcA. L7M2 was also excluded as a member of the PcA cluster, although it could be an appropriate marker for the Prq1a cluster if chromosome rearrangements are postulated.

Deux analogues de gènes de résistance (RGA) clonés précédemment chez l’avoine ont été localisés, sous forme de marqueurs RFLP, sur la carte génétique de référence Avena byzantina ‘Kanota’ × Avena sativa ‘Ogle’ dans des régions homologues ou homéologues à des locus de résistance au Puccinia coronata, l’agent pathogène responsable de la rouille couronnée. Dans ce travail, les RGA ont été cartographiés chez deux populations de lignées recombinantes fixées (RIL) en ségrégation pour la résistance à la rouille couronnée : la population de RIL diploïdes issue d’Avena strigosa × Avena wiestii (Asw), laquelle a permis de cartographier le locus PcA complexe, et la population de RIL hexaploïdes issue de MN841801-1 × Noble-2 (MN) au sein de laquelle des QTL ont été décrits. Afin d’obtenir des marqueurs à locus unique, les RGA ont été convertis en marqueurs spécifiques de séquence (STS) à l’aide d’un protocole qui implique une extension de la séquence originale des RGA par marche génomique au moyen de la PCR, l’amplification et le clonage des fragments chez les parents et l’identification d’un polymorphisme mononucléotidique. Ce protocole a permis de développer des marqueurs STS pour différents membres de la famille de séquences L7M2, lesquels présentaient un motif NBS original dont l’identité nucléotidique était >83 %. Cependant, pour le RGA III2.18, les lignées parentales n’étaient pas polymorphes pour les marqueurs STS analysés. Un marqueur SCAR (« sequence characterized amplified region ») affichant des similitudes avec un RGA avait déjà été identifié pour le gène Pc94. Ce marqueur a également été cartographié à l’aide des populations RIL décrites plus haut. Les marqueurs développés à partir du RGA L7M2 étaient situés au même locus que les marqueurs pour le QTL Prq1a sur le groupe de liaison MN3 et à 15,2 cM du locus PcA au sein du groupe de liaison AswAC. Le marqueur SCAR pour Pc94 était également situé à l’endroit du QTL Prq1a, mais à 39,5 cM de PcA au sein du groupe de liaison AswAC, ce qui indique que la séquence NBS-LRR que ce marqueur permet de suivre ne serait pas associé au locus PcA. L7M2 a également été exclu à titre de membre de l’amas PcA, bien qu’il pourrait constituer un marqueur adéquat pour l’amas Prq1a en admettant la possibilité de réarrangements chromosomiques.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2009

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