Identificación de marcadores moleculares asociados con la resistencia a roya naranja causada por Puccinia kuehnii (W. Krüger) E.J. Butler en variedades de caña de azúcar

Abstract

La roya naranja es una enfermedad de importancia económica en el cultivo de la caña de azúcar en casi todas las regiones productoras del mundo. La variabilidad en la susceptibilidad de variedades comerciales a esta enfermedad ha conllevado a que la resistencia genética sea la principal medida de control. Como estrategia para asistir la selección de variedades, se identificaron SNPs asociados a la resistencia a roya naranja, mediante análisis de asociación entre el genoma completo y los resultados de la inoculación con una metodología estandarizada bajo condiciones controladas, de dos fuentes de inóculo del patógeno, en 220 genotipos representantes de la diversidad de 39 descriptores morfológicos, fitosanitarios y fisiológicos del banco de germoplasma de Cenicaña. Se identificaron patotipos de P. kuehnii y 23 SNPs con interacciones entre alelos, con porcentajes de la variabilidad fenotípica explicada similares a los registrados en otros estudios. La ubicación de los SNPs sugiere que en los cromosomas 1 y 7 hay regiones asociadas a QTL para la resistencia a roya naranja. Se encontraron 42 genes candidatos con función de defensa contra patógenos y 2 genes de susceptibilidad, algunos anotados varias veces en el cromosoma, entre los que estuvo RPM1 asociado a marcadores identificados con las tres variables evaluadas, citado en estudios de transcriptoma en plantas de caña inoculadas con roya naranja. En la población de validación, 14 de los 23 SNP identificados, presentaron efecto de dosis diferencial, con asociaciones significativas, bajo diferentes modelos como aditividad o interacciones entre alelos del mismo gen (dominancia). Los resultados obtenidos son útiles para apoyar los programas de mejoramiento genético como el de Cenicaña, ya que pueden ser usados para aumentar las frecuencias de alelos favorables al caracter resistencia a roya naranja en poblaciones, en estudios de selección genómica y para la selección genotipos, parentales y sus cruzamientos. (Texto tomado de la fuente)

Orange rust is a disease of economic importance in sugarcane cultivation in almost all producing regions of the world. The variability in the susceptibility of commercial varieties to this disease has led to genetic resistance being the main control measure. As a strategy to assist the selection of varieties, SNPs associated with resistance to orange rust were identified, through association analysis between the complete genome and the results of inoculation with a standardized methodology under controlled conditions, from two sources of inoculum of the pathogen, in 220 genotypes representing the diversity of 39 morphological, phytosanitary and physiological descriptors of the Cenicaña germplasm bank. Pathotypes of P. kuehnii and 23 SNPs with interactions between alleles were identified, with percentages of explained phenotypic variability similar to those recorded in other studies. The location of the SNPs suggests that on chromosomes 1 and 7 there are regions associated with QTL for orange rust resistance. 42 candidate genes with a defense function against pathogens and 2 susceptibility genes were found, some annotated several times on the chromosome, among which RPM1 was associated with markers identified with the three variables evaluated, cited in transcriptome studies in inoculated sugarcane plants. with orange rust. In the validation population, 14 of the 23 SNPs identified presented a differential dose effect, with significant associations, under different models such as additivity or interactions between alleles of the same gene (dominance). The results obtained are useful to support genetic improvement programs such as that of Cenicaña, since they can be used to increase the frequencies of alleles favorable to the character resistance to orange rust in populations, in genomic selection studies and for the selection of genotypes, parents and their crossings.