Feasibilty of zein proteins, simple sequence repeats and phenotypic traits for background selection in quality protein maize breeding

Widespread adoption of quality protein maize (QPM), especially among tropical farming systems has been slow mainly due to the slow process of generating varieties with acceptable kernel quality and adaptability to different agroecological contexts. A molecular based foreground selection system for opaque 2 (o2), the cause of enhanced lysine content in maize exists. Background selection systems albeit, are poorly developed in spite of the mapping of putative loci associated with kernel modification and knowledge on causes of modification. The aim of this study was to develop background selection systems for o2 introgression into locally adapted genotypes. Experiments were conducted at Makerere University Agricultural Research Institute, Kabanyolo (MUARIK), in Uganda on backcross progeny (BC1F1) and BC2F2), derived from a locally adapted line 136R and a QPM donor CML176. We tested the use of zein proteins known to influence modification as well as DNA markers and phenotypic descriptors as tools for background selection for recurrent parent genome and modifier loci in locally adapted maize genotypes. Simply inherited traits such as maize streak virus disease resistance were suitable for background selection. Other traits include plant and ear heights. The simple sequence repeats markers mapped to chromosomes 3, 5, 7, respectively and associated with quantitative trait loci (QTL) conditioning resistance in maize to grey leaf spot and anthesis to silking interval were suitable for assay of recurrent parent genome. The 27-kDa g zein protein levels was suitable for background selection for kernel modification. It should, however, be used along with other zeins such as the 22 kDa and 19 kDa zein proteins.L'adoption du maïs de proténe de qualité (QPM), spécialement parmi les systèmes culturaux tropicaux a été lente principalement due au processus lent de génération de variétés avec de grains acceptables de qualité et d'adaptabilité à différents contextes agroécologiques. Il existe une cause du contenu amélioré de la lysine dans le maïs, un système basé sur la sélection moléculaire opaque 2 (o2). Malgré les systèmes de sélection de fond, ceux-ci sont pauvrement développés en dépit du "mapping" du loci associé avec la modification du grain et la connaissance sur les causes de modification. L'objet de cette étude était de développer les systèmes de sélection de fond pour l'introgression o2 dans les génotypes localement adaptés. Des essais étaient conduits sur la progénie de "backcross" (BC1F1) et BC2F2), dérivés de lignées adaptées 136R et un QPM doneur CML176. Nous avons testé l'usage des protéines zéines capables d'influencer de modifications des marqueurs d'ADN et descripteurs phénotypiques comme matériel de sélection de fond pour parent de génome recurrent et modifiant de loci dans les génotypes de ma¿s localement adaptés. Des traits simplement hérités dont la résistance à la maladie de virus de mèche étaient appropriés pour la sélection de fond. D'autres traits incluaient la hauteur de plants et la taille de l'épis. Les marqueurs SSR représentés sur les chromosomes 3,5,7, respectivement et associés aux traits quantitatifs loci (QTL) conditionnant la résistance dans le ma¿s à la maladie de tâche grise de feuilles ansi que l'intervalle de l'anthesis jusqu'à la sécrétion du "silk" étaient appropriés pour évaluation du génome parent recurrent. Les niveaux de protéines zéines 27-kDa g étaient appropriés pour la sélection de fond pour la modification de grains. Ceci pourra être utilisé à côté d'autres zéines telles que les protéines zéines 22 kDa et 19 kDa

In pursuit of a better world: crop improvement and the CGIAR - SUPPLEMENTARY MATERIALS

Supplementary Material for manuscript with the same name published at JXB