Resumen de Genetic and molecular analysis of the inmmunity to cassava bacterial blight through genetic mapping and RNA-seq approaches
- español
La yuca es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial. Una de las enfermedades que más compromete su producción es la bacteriosis vascular (CBB por sus siglas en Ingles) causado por Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). La mejor manera de controlar esta enfermedad es la siembra de variedades resistentes, obtenidas a través de mejoramiento genético tradicional o por transformación genética. No obstante, en la actualidad no hay reportes de la clonación de genes relacionados con inmunidad para CBB. Uno de los pasos importantes hacia el aislamiento de genes es la construcción de mapas genéticos altamente densos que permitan la clonación posicional. Aquí se presenta el desarrollo de uno de los mapas genéticos de yuca más densos. Este mapa se obtuvo a través de la aplicación del enfoque de genotipificación por secuenciación (GBS por sus sigas en Ingles), el cual permitió la obtención de miles de marcadores moleculares de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP por sus siglas en Ingles). Estos SNPs fueron obtenidos y evaluados en la progenie de una población F1 segregante resultado del cruce entre TMS30572 y CM2177-32. En total se identificaron 78,854 SNPs que cubren el 87% (463.2 Mb) del genoma de yuca. El set completo de SNPs se evaluó para parámetros de mapeo y aquellos SNPs de alta calidad se seleccionaron para construir el mapa de ligamiento. El mapa cubre 2,571 cM distribuidos en 18 grupos de ligamiento con una distancia promedio entre marcadores de 1.26 cM. Este mapa fue usado para la detección de loci de un caracter cuantitativo (QTL por sus siglas en Ingles) para la resistencia a CBB. La población de mapeo fue evaluada para la resistencia a dos cepas de Xam (Xam318 y Xam681) en dos localidades en Colombia: La Vega (Cundinamarca) y Arauca (Arauca). La evaluación se realizó durante las épocas de lluvia y sequía. Una tercera evaluación fue realizada bajo condiciones de invernadero. Adicionalmente, la población fue evaluada bajo condiciones naturales de infección en Puerto López (Meta) durante una época de lluvia. A través de mapeo de QTL se identificaron 18 QTL que explican entre el 10.9 y el 22.1% de la varianza fenotípica. De estos QTL nueve mostraron estabilidad entre las épocas de evaluación. Se detectaron interacciones QTL x ambiente significativas para diez de los QTL. Dentro de los intervalos de los QTL se describió un repertorio de 151 genes candidatos relacionados con defensa a CBB (CDRGs por sus siglas en Ingles), de los cuáles trece corresponden a genes que codifican proteínas que contienen dominios representativos de proteínas de inmunidad. Cuatro CDRGs mostraron expresión diferencial durante la infección por Xam681 en el parental resistente TMS30572. El repertorio de CDRGs que co-localizan con QTL representa una fuente de regiones genómicas nuevas involucradas en la resistencia a CBB, que puede ser explorado y validado para su uso futuro dentro de programas de mejoramiento de yuca. (Texto tomado de la fuente).
- English
Cassava is one of the most important crops world-wide. One of the diseases compromising its production is the cassava bacterial blight (CBB) caused by Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam). The best way to control this disease is growing resistant varieties obtained through traditional breeding or by genetic transformation. Nevertheless, currently there are no reports of the cloning of immunity related gene to CBB. One important step toward the isolation of genes is the construction of high dense genetic maps allowing the positional cloning. Here we present the development of one the highest dense genetic maps of cassava. This map was obtained through the use of the Genotyping by Sequencing (GBS) approach allowing the generation of thousands of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). These SNPs were evaluated in the F1 segregating progeny resulted from cross between TMS30572 and CM2177-32. A total of 78,854 SNPs were identified covering 87% (463.2 Mb) of the cassava genome. The total set of SNPs was evaluated for mapping parameters and high quality SNPs were selected to construct the linkage map. The map covered 2,571 cM distributed in 18 linkage groups and includes 2,141 SNPs with an average distance of 1.26 cM between markers. This map was used to perform QTL (Quantitative Trait Loci) detection for CBB resistance. The F1 mapping population was tested for resistance to two Xam strains (Xam318 and Xam681) at two locations in Colombia: La Vega (Cundinamarca) and Arauca (Arauca). The evaluation was conducted during rainy and dry seasons. A third evaluation was conducted on greenhouse conditions. Additionally, the population was evaluated under natural infection conditions at Puerto López (Meta) during a rainy season. Through QTL mapping, 18 strain-specific QTLs were detected, explaining between 10.9 and 22.1% of the phenotypic variance. From these QTL, nine showed stability between the evaluated seasons. A significant QTL x Environment interaction was detected for ten QTL. Within the QTL intervals were described a repertoire of 151 CBB candidate defense-related genes (CDRGs), from which thirteen correspond to genes coding for proteins containing domains representative of the immunity proteins. Four CDRGs show differentially expression during Xam681 infection in the resistant parental TMS30572. The repertoire of CDRGs co-localizing with the QTL reported here, represents a source of novel genomic regions involved in CBB resistance to be explored and validated for its future use into cassava breeding programs.
