Bases genéticas de la tolerancia al estrés hídrico en líneas interespecíficas de frijol Común (Phaseolus vulgaris L.)
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Español
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Resumen
El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es la leguminosa de consumo humano más importante en el mundo debido a su valor nutracéutico, no obstante, el estrés por sequia es uno de los mayores factores de pérdida de rendimiento para este cultivo, situación agravada con los escenarios de cambio climático. Por otro lado, Phaseolus acutifolius A. Gray (frijol tepari) es una fuente genes de interés para incrementar los rendimientos bajo condiciones de estrés por déficit hídrico, debido a su origen xerofítico, sin embargo, los estudios sobre el control genético de la tolerancia a este tipo de estrés y el uso de materiales interespecíficos de frijol común derivados de cruces con el frijol tepari son materia reciente de estudio y aún no están bien comprendidos. En este estudio se construyó una población RIL de 238 líneas a partir del cruce entre dos parentales interespecíficos, MCM00010CIC (materno) y MBK00065CIC (paterno), procedentes de la Alianza Bioversity International y CIAT y que cuentan con genotipos de frijol tepari entre sus ancestros. Estas líneas se usaron con el fin de determinar qué rasgos agronómicos están relacionados con la tolerancia al estrés por sequía, identificar regiones genómicas asociadas a la tolerancia al estrés por sequía y evaluar el papel que pueden jugar introgresiones provenientes del frijol tepari en la respuesta a este tipo de estrés. Para cumplir con estos objetivos, las líneas RIL fueron caracterizadas bajo condiciones de sequía y riego (control) en campo por su rendimiento y componentes agronómicos, expresando reducciones superiores al 60% en el rendimiento por el efecto del déficit hídrico. Los materiales fueron secuenciados mediante DArTSeq y un mapa genético con 426 marcadores SNP fue construido. Un total de 38 QTL, fueron identificados en todos los cromosomas, excepto en el 2, para dos rasgos fenológicos (tres QTL mayores y 9 menores) y nueve componentes de rendimiento (1 QTL mayor y 25 menores). Tres QTL asociados a días a floración, entre ellos un QTL mayor en el cromosoma 1, presentaron estabilidad en ambos ambientes, lo que revela diferentes bases genéticas para los componentes de rendimiento en los dos ambientes. Adicionalmente, se detectaron introgresiones provenientes de frijol tepari en los cromosomas 5 y 6 en el parental materno mediante la prueba ABBA BABA. Las introgresiones en el cromosoma 6 mostraron efectos negativos en rasgos como los días a floración, días a madurez fisiológica y el número de vainas por planta. Finalmente, se identificó un grupo de 9 líneas RIL con desempeño superior, tanto en condiciones de secano como de riego. Estas líneas combinan alelos favorables del parental paterno en QTLs en el cromosoma 1 y del parental materno en QTLs en los cromosomas 6 y 11 que resultan en materiales más precoces y con mayor rendimiento. Estas líneas se consideran promisorias para las actividades de mejoramiento genético en frijol común. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most important legume for human consumption in the world due to its nutraceutical value. However, drought stress is one of the major factors causing yield loss for this crop, a situation exacerbated by climate change scenarios. On the other hand, Phaseolus acutifolius A. Gray (tepari bean) is a source of genes of interest for increasing yields under conditions of water deficit stress due to its xerophytic origin. However, studies on the genetic control of tolerance to this type of stress and the use of interspecific common bean materials derived from crosses with the tepari bean are a recent subject of study and are not yet well understood. In this study, an RIL population of 238 lines was constructed from the cross between two interspecific parents, MCM00010CIC (maternal) and MBK00065CIC (paternal), from CIAT, which have tepari bean genotypes among their ancestors. These lines were used to determine which agronomic traits are related to drought stress tolerance, identify genomic regions associated with drought stress tolerance, and evaluate the role that introgressions from tepari beans may play in the response to this type of stress. To meet these objectives, the RIL lines were characterized under drought and irrigation (control) conditions in the field for their yield and agronomic components, expressing reductions of more than 60% in yield due to the effect of water deficit. The materials were sequenced using DArTSeq, and a genetic map with 426 SNP markers was constructed. A total of 38 QTLs were identified on all chromosomes except chromosome 2 for two phenological traits (three major QTLs and nine minor QTLs) and nine yield components (one major QTL and 25 minor QTLs). Only three QTLs associated with days to flowering, including one major QTL on chromosome 1, showed stability in both environments, revealing different genetic bases for yield components in the two environments. Additionally, introgressions from tepari beans were detected on chromosomes 5 and 6 in the maternal parent using the ABBA BABA test. The introgressions on chromosome 6 showed negative effects on traits such as days to flowering, days to physiological maturity, and number of pods per plant. Finally, a group of 9 RIL lines with superior performance was identified, both under rainfed and irrigated conditions. These lines combine favorable alleles from the paternal parent in QTLs on chromosome 1 and from the maternal parent in QTLs on chromosomes 6 and 11, resulting in earlier maturing and higher yielding materials. These lines are considered promising for genetic improvement activities in common beans.
Descripción
ilustraciones (algunas a color), diagramas, tablas