Variación genética de las gluteninas y gliadinas asociadas con calidad en variedades locales españolas de trigo duro (Triticum turgidum L. ssp. turgidum)

The allelic variation at seven prolamin loci involved in quality has been studied in a set of durum wheat landraces from all the Spanish regions where this crop has been traditionally cultivated. The genetic variability was higher than that found in other germplasm collections. All the loci, except Glu-B2, displayed a genetic variability higher than 0.62, with Glu-3 the most polymorphic. In total, five alleles were studied at Glu-A1, nine at Glu-B1, 15 at Glu-A3, 18 at Glu-B3, two at Glu- B2, and eight at Gli-A1 and Gli-B1. New allelic variants not previously identified in durum wheat were detected. The 30 different genotypes of B low-molecular-weight (B-LMW) glutenin subunits analysed, of which 25 are novel, provide an important source of genetic variability for quality breeding. Protein patterns for convars. durum and turgidum, and for the North and South of Spain were identified for the loci with significant influence on quality. Higher variability was observed in convar. turgidum and in the North zone than in convar. durum and the South, respectively, mainly for the Glu-B1 and Glu-B3. Also, convar. turgidum appeared to be a valuable source for new alleles for the LMW glutenin subunits. Wheats from the South were, however, more diverse for prolamins encoded at Glu-A3.Se ha estudiado la variación alélica en siete loci de prolaminas relacionados con la calidad en un grupo de variedades locales de trigo duro procedentes de todas las provincias españolas donde se cultivaba tradicionalmente. La variabilidad genética encontrada fue mayor que la observada en otras colecciones de germoplasma. Todos los loci, excepto el Glu-B2, mostraron una variabilidad genética mayor que 0,62, siendo los Glu-3 los más polimórficos. En total se estudiaron cinco alelos en el Glu-A1, nueve en el Glu-B1, 15 en el Glu-A3, 18 en el Glu-B3, dos en el Glu-B2 y ocho en el Gli-A1 y Gli- B1. Se han detectado variantes alélicas nuevas que no se habían identificado antes. Los 30 genotipos diferentes analizados de subunidades B de gluteninas de bajo peso molecular (B-LMW), de los cuales 25 son nuevos, representan una fuente importante de variabilidad genética para la mejora de la calidad. Se identificaron patrones de proteínas para las convars. durum y turgidum, y para el norte y sur de España para los loci con influencia significativa en calidad. En la convar. turgidum y en el norte se observó mayor variabilidad que en la convar. durum y en el sur, respectivamente, principalmente en el Glu-B1 y Glu-B3. Además, la convar. turgidum parece ser una fuente valiosa de nuevos alelos para las subunidades LMW de gluteninas. Sin embargo, los trigos del sur son más diversos para las prolaminas codificadas en el Glu-A3

Efectos del abonado N, año y alelos de prolaminas en la calidad del gluten en variedades locales españolas de trigo duro (Triticum turgidum L. ssp. turgidum)

A subset of durum wheat Spanish landraces, previously evaluated for yield at low and high nitrogen (N) levels, was analysed for quality, protein content (P) and sodium dodecyl sulphate sedimentation (SDSS) test. The evaluation was carried out at the two N rates and in two years. The influence of prolamin alleles at the Glu-1, Glu-3, Glu-B2 and Gli-1 loci on quality parameters was also studied. The non significant Variety-by-Year or Variety-by-N interactions suggested that year and N affected all the varieties in a similar manner. Year and N effects were larger than variety effect for P, which increased with N. In contrast, variety genotype exhibited a stronger influence on SDSS test, which was not affected by year and fertilizer. Variety effects on P did not reflect the variety differences for SDSS test. A high positive influence of some prolamin alleles on quality parameters was detected, mainly for SDSS values. No correlation between yield and P was detected in the landraces adapted to low N. Based on the results of yield and quality evaluations, four landraces with high yield and high gluten strength were pre-selected for low N production.Se ha evaluado la calidad (contenido en proteína, P, y test de sedimentación con dodecil sulfato sódico, SDSS) de un grupo de variedades locales españolas cuyo rendimiento había sido estudiado previamente para alto y bajo abonado nitrogenado (N). Los parámetros de calidad se han analizado para las dos dosis de N y en dos años. También se ha estudiado la influencia en la calidad de los alelos de prolaminas de los loci Glu-1, Glu-3, Glu-B2 and Gli-1 loci. La existencia de interacciones no significativas Variedad x Año ó Variedad x N indicaron que el año y el N afectaron a todas las variedades de una forma similar. Los efectos del año y del N fueron mayores que el efecto de la variedad para P, el cual aumentaba con el nivel de N. Por el contrario, la variedad influyó más en el test SDSS que no se vio afectado por el año ni el abonado. Los efectos de las variedades en P no reflejaron las diferencias en el SDSS. Se detectó una influencia alta y positiva de algunos alelos de prolaminas en los parámetros de calidad, principalmente en los valores del SDSS. No se detectaron correlaciones entre el rendimiento y P en las variedades adaptadas a bajo N. En función de los resultados se han seleccionado cuatro variedades locales con alto rendimiento y fuerza del gluten para producción con bajo N

Análisis de los recursos genéticos de Pinus pinea L. en España mediante microsatélites del cloroplasto

Gene conservation analysis in Pinus pinea L. was performed by chloroplast microsatellite markers. Genetic diversity and allelic richness of 10 Spanish populations belonging to diverse origin regions were determined using genetic variation at 9 cpSSR loci. Six amplified loci have been polymorphic. The variants detected at the cpSSR regions combined into 9 different haplotypes Most haplotypes are in common among populations. One haplotype has been detected in all populations included the population with the most reduced genetic base, in which all the samples showed the same haplotype. Number of polymorphic regions, number of haplotypes and genetic diversity index deduced from haplotype frequencies show lower genetic diversity in stone pine than in other Mediterranean Pinus. Differentiation between the studied populations is low (RST = 3.81) and most of the detected genetic diversity is due to the within population component. The results obtained increases the knowledge of genetic resources of Pinus pinea in Spain assessing genetic breeding and conservation programs.El análisis de los recursos genéticos de Pinus pinea L. se ha realizado mediante marcadores microsatélites del cloroplasto. Los patrones de diversidad genética y la riqueza alélica de 10 poblaciones españolas pertenecientes a diversas regiones de procedencia de la especie se han determinado con 9 cpSSRs. Seis de los loci analizados han resultado polimórficos y de su combinación para cada muestra se han definido 9 haplotipos diferentes. La mayor parte de los haplotipos son comunes a varias poblaciones. Uno de ellos es común a todas, incluyendo a la población con una base genética menor, en la que todas las muestras analizadas son iguales. El número de regiones polimórficas, el número de haplotipos y los valores de diversidad genética que se deducen de sus frecuencias muestran valores inferiores de variabilidad genética en el pino piñonero que en otros pinos mediterráneos. La diferenciación que existe entre las poblaciones estudiadas es baja (RST = 3,81) y la mayor parte de la variabilidad genética presente es intrapoblacional. Los resultados obtenidos amplían el conocimiento de los recursos genéticos del pino piñonero en España, orientando los programas de conservación y mejora genética de la especie

Prioritized crop wild relatives in Spain: status on the National Inventory of Plant Genetic Resources for Agriculture and Food

Publishe

Combined use of gliadins and SSRs to analyse the genetic variability of the Spanish collection of cultivated diploid wheat (Triticum monococcum L. ssp. monococcum)

This work studied the combined use of gliadins and SSRs to analyse inter- and intra-accession variability of the Spanish collection of cultivated einkorn (Triticum monococcum L. ssp. monococcum) maintained at the CRF-INIA. In general, gliadin loci presented higher discrimination power than SSRs, reflecting the high variability of the gliadins. The loci on chromosome 6A were the most polymorphic with similar PIC values for both marker systems, showing that these markers are very useful for genetic variability studies in wheat. The gliadin results indicated that the Spanish einkorn collection possessed high genetic diversity, being the differentiation large between varieties and small within them. Some associations between gliadin alleles and geographical and agro-morphological data were found. Agro-morphological relations were also observed in the clusters of the SSRs dendrogram. A high concordance was found between gliadins and SSRs for genotype identification. In addition, both systems provide complementary information to resolve the different cases of intra-accession variability not detected at the agro-morphological level, and to identify separately all the genotypes analysed. The combined use of both genetic markers is an excellent tool for genetic resource evaluation in addition to agro-morphological evaluation

Evaluación de la redundancia genética con microsatellites y proteínas del endospermo en accesiones de trigo duro

Reducing duplication in ex-situ collections is complicated and requires good quality genetic markers. This study was conducted to assess the value of endosperm proteins and SSRs for validation of potential duplicates and monitoring intra-accession variability. Fifty durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) accessions grouped in 23 potential duplicates, and previously characterised for 30 agro-morphological traits, were analysed for gliadin and high molecular weight glutenin (HMWG) subunit alleles, total protein, and 24 SSRs, covering a wide genome area. Similarity and dissimilarity matrices were generated based on protein and SSRs alleles. For heterogeneous accessions at gliadins the percent pattern homology (PH) between gliadin patterns and the Nei’s coefficient of genetic identity (I) were computed. Eighteen duplicates identical for proteins showed none or less than 3 unshared SSRs alleles. For heterogeneous accessions PH and I values lower than 80 identified clearly off-types with more than 3 SSRs unshared. Only those biotypes differing in no more than one protein-coding locus were confirmed with SSRs. A good concordance among proteins, morphological traits, and SSR were detected. However, the discrepancy in similarity detected in some cases showed that it is advisable to evaluate redundancy through distinct approaches. The analysis in proteins together with SSRs data are very useful to identify duplicates, biotypes, close related genotypes, and contaminations.Reducir la existencia de duplicados en las colecciones ex-situ es una tarea complicada que require el uso de buenos marcadores geneticos. En el presente trabajo, se evalúa el valor de las proteínas del endospermo y de los SSRs para la identificación de duplicados potenciales y el análisis de la variabilidad dentro de las accesiones. Se han seleccionado 50 accesiones de trigo duro (Triticum turgidum ssp. durum), agrupadas en 23 duplicados potenciales y previamente caracterizadas para 39 caracteres agro-morfológicos. Se ha analizado su composición en proteina total, alelos de gluteninas de alto peso molecular (HMWG) y 24 SSRs, cubriendo gran parte del genoma. Con los datos de los alelos de proteínas y SSRs se han generado matrices de similitud y disimilitud. En las accesiones heterogéneas para gliadinas se ha calculado el porcentaje de homología entre los patrones de gliadinas (PH) y el coeficiente de identidad genética de Nei (I). Los 18 duplicados idénticos en su composición en proteínas mostraron menos de 3 alelos SSRs diferentes. En las accesiones heterogéneas, los valores de PH e I menores de 80 identificaron a los individuos fuera de tipo, con más de 3 alelos SSRs diferentes. Solamente aquellos biotipos que diferían en no más de 1 locus proteíco se confirmaron con SSRs. Se ha detectado una buena concordancia entre los datos de proteínas, los SSRs y los caracteres agromorfológicos. Sin embargo, las discrepancias observadas en algunos casos avalan la necesidad de evaluar la redundancia mediante distintos marcadores. El análisis conjunto de los datos de proteínas y SSRs es muy útil en la identificación de duplicados, biotipos, genotipos cercanos y contaminaciones

Effects of N fertilisation, ear and prolamin alleles on gluten quality in durum wheat (Triticum turgidum L. ssp. turgidum) landraces from Spain

A subset of durum wheat Spanish landraces, previously evaluated for yield at low and high nitrogen (N) levels, was analysed for quality, protein content (P) and sodium dodecyl sulphate sedimentation (SDSS) test. The evaluation was carried out at the two N rates and in two years. The influence of prolamin alleles at the Glu-1, Glu-3, Glu-B2 and Gli- 1 loci on quality parameters was also studied. The non significant Variety-by-Year or Variety-by-N interactions suggested that year and N affected all the varieties in a similar manner. Year and N effects were larger than variety effect for P, which increased with N. In contrast, variety genotype exhibited a stronger influence on SDSS test, which was not affected by year and fertilizer. Variety effects on P did not reflect the variety differences for SDSS test. A high positive influence of some prolamin alleles on quality parameters was detected, mainly for SDSS values. No correlation between yield and P was detected in the landraces adapted to low N. Based on the results of yield and quality evaluations, four landraces with high yield and high gluten strength were pre-selected for low N productionSe ha evaluado la calidad (contenido en proteína, P, y test de sedimentación con dodecil sulfato sódico, SDSS) de un grupo de variedades locales españolas cuyo rendimiento había sido estudiado previamente para alto y bajo abonado nitrogenado (N). Los parámetros de calidad se han analizado para las dos dosis de N y en dos años. También se ha estudiado la influencia en la calidad de los alelos de prolaminas de los loci Glu-1, Glu-3, Glu-B2 and Gli-1 loci. La existencia de interacciones no significativas Variedad × Año ó Variedad × N indicaron que el año y el N afectaron a todas las variedades de una forma similar. Los efectos del año y del N fueron mayores que el efecto de la variedad para P, el cual aumentaba con el nivel de N. Por el contrario, la variedad influyó más en el test SDSS que no se vio afectado por el año ni el abonado. Los efectos de las variedades en P no reflejaron las diferencias en el SDSS. Se detectó una influencia alta y positiva de algunos alelos de prolaminas en los parámetros de calidad, principalmente en los valores del SDSS. No se detectaron correlaciones entre el rendimiento y P en las variedades adaptadas a bajo N. En función de los resultados se han seleccionado cuatro variedades locales con alto rendimiento y fuerza del gluten para producción con bajo

Genetic variation for glutenin and gliadins associated with quality in durum wheat (Triticum turgidum L. ssp. turgidum) landraces from Spain

The allelic variation at seven prolamin loci involved in quality has been studied in a set of durum wheat landraces from all the Spanish regions where this crop has been traditionally cultivated. The genetic variability was higher than that found in other germplasm collections. All the loci, except Glu-B2, displayed a genetic variability higher than 0.62, with Glu-3 the most polymorphic. In total, five alleles were studied at Glu-A1, nine at Glu-B1, 15 at Glu-A3, 18 at Glu-B3, two at Glu- B2, and eight at Gli-A1 and Gli-B1. New allelic variants not previously identified in durum wheat were detected. The 30 different genotypes of B low-molecular-weight (B-LMW) glutenin subunits analysed, of which 25 are novel, provide an important source of genetic variability for quality breeding. Protein patterns for convars. durum and turgidum, and for the North and South of Spain were identified for the loci with significant influence on quality. Higher variability was observed in convar. turgidum and in the North zone than in convar. durum and the South, respectively, mainly for the Glu-B1 and Glu-B3. Also, convar. turgidum appeared to be a valuable source for new alleles for the LMW glutenin subunits. Wheats from the South were, however, more diverse for prolamins encoded at Glu-A3.Se ha estudiado la variación alélica en siete loci de prolaminas relacionados con la calidad en un grupo de variedades locales de trigo duro procedentes de todas las provincias españolas donde se cultivaba tradicionalmente. La variabilidad genética encontrada fue mayor que la observada en otras colecciones de germoplasma. Todos los loci, excepto el Glu-B2, mostraron una variabilidad genética mayor que 0,62, siendo los Glu-3 los más polimórficos. En total se estudiaron cinco alelos en el Glu-A1, nueve en el Glu-B1, 15 en el Glu-A3, 18 en el Glu-B3, dos en el Glu-B2 y ocho en el Gli-A1 y Gli- B1. Se han detectado variantes alélicas nuevas que no se habían identificado antes. Los 30 genotipos diferentes analizados de subunidades B de gluteninas de bajo peso molecular (B-LMW), de los cuales 25 son nuevos, representan una fuente importante de variabilidad genética para la mejora de la calidad. Se identificaron patrones de proteínas para las convars. durum y turgidum, y para el norte y sur de España para los loci con influencia significativa en calidad. En la convar. turgidum y en el norte se observó mayor variabilidad que en la convar. durum y en el sur, respectivamente, principalmente en el Glu-B1 y Glu-B3. Además, la convar. turgidum parece ser una fuente valiosa de nuevos alelos para las subunidades LMW de gluteninas. Sin embargo, los trigos del sur son más diversos para las prolaminas codificadas en el Glu-A3

Genetic redundancy among durum wheat accessions as assessed by SSRs and endosperm proteins

Reducing duplication in ex-situ collections is complicated and requires good quality genetic markers. This study was conducted to assess the value of endosperm proteins and SSRs for validation of potential duplicates and monitoring intra-accession variability. Fifty durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) accessions grouped in 23 potential duplicates, and previously characterised for 30 agro-morphological traits, were analysed for gliadin and high molecular weight glutenin (HMWG) subunit alleles, total protein, and 24 SSRs, covering a wide genome area. Similarity and dissimilarity matrices were generated based on protein and SSRs alleles. For heterogeneous accessions at gliadins the percent pattern homology (PH) between gliadin patterns and the Nei�s coefficient of genetic identity (I) were computed. Eighteen duplicates identical for proteins showed none or less than 3 unshared SSRs alleles. For heterogeneous accessions PH and I values lower than 80 identified clearly off-types with more than 3 SSRs unshared. Only those biotypes differing in no more than one protein-coding locus were confirmed with SSRs. A good concordance among proteins, morphological traits, and SSR were detected. However, the discrepancy in similarity detected in some cases showed that it is advisable to evaluate redundancy through distinct approaches. The analysis in proteins together with SSRs data are very useful to identify duplicates, biotypes, close related genotypes, and contaminations.Reducir la existencia de duplicados en las colecciones ex-situ es una tarea complicada que require el uso de buenos marcadores geneticos. En el presente trabajo, se evalúa el valor de las proteínas del endospermo y de los SSRs para la identificación de duplicados potenciales y el análisis de la variabilidad dentro de las accesiones. Se han seleccionado 50 accesiones de trigo duro (Triticum turgidum ssp. durum), agrupadas en 23 duplicados potenciales y previamente caracterizadas para 39 caracteres agro-morfológicos. Se ha analizado su composición en proteina total, alelos de gluteninas de alto peso molecular (HMWG) y 24 SSRs, cubriendo gran parte del genoma. Con los datos de los alelos de proteínas y SSRs se han generado matrices de similitud y disimilitud. En las accesiones heterogéneas para gliadinas se ha calculado el porcentaje de homología entre los patrones de gliadinas (PH) y el coeficiente de identidad genética de Nei (I). Los 18 duplicados idénticos en su composición en proteínas mostraron menos de 3 alelos SSRs diferentes. En las accesiones heterogéneas, los valores de PH e I menores de 80 identificaron a los individuos fuera de tipo, con más de 3 alelos SSRs diferentes. Solamente aquellos biotipos que diferían en no más de 1 locus proteíco se confirmaron con SSRs. Se ha detectado una buena concordancia entre los datos de proteínas, los SSRs y los caracteres agromorfológicos. Sin embargo, las discrepancias observadas en algunos casos avalan la necesidad de evaluar la redundancia mediante distintos marcadores. El análisis conjunto de los datos de proteínas y SSRs es muy útil en la identificación de duplicados, biotipos, genotipos cercanos y contaminaciones