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Early-generation germplasm introgression from Sorghum macrospermum into sorghum (S. bicolor)

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Abstract:

Sorghum has been improved by public and private breeding programs utilizing germplasm mostly from within the species Sorghum bicolor. Recently, hybridization with an Australian species, S. macrospermum (AAB1B1YYZZ), has been demonstrated and the genomic relationship to S. bicolor (AAB1B1) shown to be partially compatible. For this species to be potentially useful to sorghum improvement programs, there must be documented introgression into an S. bicolor background. Fifteen BC1F1 progeny were recovered using the interspecific hybrid as a female and embryo rescue. In these progeny, chromosome numbers ranged from 35 to 70 and all were essentially male-sterile. Repeated backcrossing with S. bicolor pollen produced BC2F1 seed on 3 of the 15 BC1F1 plants. BC2F1 progeny had varying levels of male fertility; selfed seed set ranged from 0% to 95%, with only 2 individuals being completely male-sterile. Using AFLP and SSR markers, genomic introgression of S. macrospermum ranged from 0% to 18.6%. Cytogenetic analysis of 19 individuals revealed that chromosome numbers were 20, except for a single backcross that had 21 chromosomes. Molecular cytogenetic analysis confirmed the presence of recombinant introgression chromosomes as well as alien addition and alien substitution chromosomes within the BC2F1s.

Le sorgho a fait l’objet de travaux d’amélioration génétique tant publics que privés en utilisant principalement les ressources génétiques disponibles au sein de l’espèce Sorghum bicolor. Récemment, l’hybridation avec une espèce australienne, S. macrospermum (AAB1B1YYZZ), a été démontrée et la relation génomique au S. bicolor (AAB1B1) s’est avérée partiellement compatible. Pour que cette espèce soit potentiellement utile dans des programmes d’amélioration du sorgho, il doit y avoir introgression documentée au sein du génome du S. bicolor. Quinze progénitures BC1F1 ont été obtenues en employant l’hybride interspécifique comme femelle et le sauvetage d’embryons. Au sein de cette descendance, le nombre de chromosomes variait entre 35 et 70 et tous les individus étaient essentiellement androstériles. Des rétrocroisements répétés avec le pollen du S. bicolor ont permis d’obtenir des grains BC2F1 sur 3 des 15 plants BC1F1. La progéniture BC2F1 présentait divers degrés d’androstérilité ; le succès en autofécondation variait entre 0 et 95 %, avec deux individus complètement androstériles. À l’aide de marqueurs AFLP et SSR, l’introgression génomique du S. macrospermum variait entre 0 et 18,6 %. Une analyse cytogénétique sur 19 individus a révélé la présence de 20 chromosomes, sauf pour un rétrocroisement où il y avait 21 chromosomes. Une analyse cytogénétique moléculaire a confirmé la présence de chromosomes recombinants dotés d’introgressions tout comme des lignées d’addition et de substitution chromosomique au sein des BC2F1.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2010

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