Identificación de regiones genómicas asociadas a contenido de proteína y fuerza de gluten utilizando mapeo por asociación en trigo candeal

Tesis para obtener el grado de Doctor en Agronomía, presentada en la Universidad Nacional del Sur, en 2017El contenido de proteína en grano y la fuerza de gluten son objetivos importantes en los programas de mejoramiento de trigo candeal (Triticum turgidum ssp. durum). Una serie de experimentos fue conducida en el sur de la provincia de Buenos Aires para determinar los días a espigazón, rendimiento, contenido de proteína en grano, peso de mil granos y fuerza de gluten en una colección de germoplasma de trigo candeal de base amplia (n=170). La colección fue genotipada con el array 35K para trigo y marcadores STS. Se determinó la estructura poblacional con un subconjunto de 1000 SNPs en bajo desequilibrio de ligamiento y se realizó el mapeo por asociación (MA) para los caracteres fenotípicos evaluados con 3745 marcadores. Fue posible encontrar asociaciones entre los cinco caracteres fenotípicos y los marcadores moleculares utilizados, confirmando regiones cromosómicas previamente informadas y en algunos casos, se encontraron QTLs novedosos. Fueron hallados cinco loci asociados a los días a espigazón en los cromosomas 2AS, 2B, 5A, 7A y 7B. Los SNPs asociados a peso de mil granos en el presente trabajo tendrían relación con QTLs/ genes encontrados por otros autores en regiones del genoma similares tanto en trigo pan como en candeal. Los marcadores hallados para contenido de proteína y rendimiento fueron considerados insuficientes al momento de buscar asociaciones genotipo-fenotipo en varios ambientes. Existe una región comprendida entre 7,46 - 36,42 cM del cromosoma 1B que sería responsable por la variabilidad en la fuerza de gluten observada en esta tesis. El MA realizado con variedades y líneas elite fue efectivo al momento de detectar varios de los QTL informados previamente en las mismas regiones cromosómicas a través del mapeo biparental. Los resultados sugieren que el MA podría ser una herramienta valiosa para identificar regiones genómicas para caracteres que se evalúan de manera rutinaria en los programas de mejoramiento de trigo. Las distintas configuraciones alélicas para los días a espigazón, peso de mil granos y fuerza de gluten serían el punto de partida para la selección asistida mediante varios marcadores moleculares. La eficiencia de selección sería similar a la selección fenotípica, con la ventaja de no requerir ensayos a campo ni análisis de calidad. Además, la información generada por esta tesis podrá ser utilizada holísticamente para la planificación de cruzamientos que aporten variabilidad en los programas de mejoramiento nacionales.Grain protein content and gluten strength are major targets in wheat breeding programs (Triticum turgidum ssp. durum). A series of experiments was conducted in the south of Buenos Aires province to determine days to heading, yield, grain protein content, thousand kernel weight and gluten strength in a world-wide durum wheat germplasm collection (n=170). This collection was genotyped with the 35K array for wheat and STS markers. The population structure was determined using a subset of 1000 SNPs with low linkage disequilibrium and association mapping (AM) was performed for all the phenotypic characters using 3745 markers. It was possible to find associations between the five phenotypic characters and the molecular markers used, confirming previously reported chromosomal regions and in some cases, novel QTLs were found. Five loci associated with days to heading on chromosomes 2AS, 2B, 5A, 7A and 7B were found. The SNPs associated with thousand kernel weight found in this work would be related to other QTLs / genes previously reported in similar genome regions in bread and durum wheat. Markers found for grain protein content and yield were considered unsatisfactory when looking for genotype-phenotype associations in several environments. There is a region between 7.46 - 36.42 cM of chromosome 1B that would be responsible for the variability in gluten strength observed in this thesis. AM performed with varieties and elite lines was effective at the time of detecting several of the QTLs previously reported in the same chromosomal regions through biparental mapping. The results suggest that AM could be a suitable tool for identifying genomic regions for characters that are routinely measured in wheat breeding programs. The different allelic configurations for days to heading, thousand kernel weight and gluten strength would be the starting point for the assisted selection by several molecular markers in breeding programs. Selection efficiency would be similar to phenotypic selection, with the advantage of avoiding field trials or quality analysis. In addition, the information generated by this thesis could be used for planning crosses that contribute variability to national breeding programs.EEA BarrowFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Genetic diversity and linkage disequilibrium using SNP (KASP) and AFLP markers in a worldwide durum wheat (Triticum turgidum L. Var durum) collection

The aim of this work was to analyze the genetic diversity and linkage disequilibrium in a collection of 168 durum wheat accessions (Triticum turgidum L. var. durum) of different origins. Our collection was mainly composed of released and unreleased Argentinian germplasm, with additional genotypes from Italy, Chile, France, CIMMYT, Cyprus, USA and WANA region. To this end, the entire collection was characterized with 85 Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markers obtained by Kompetitive Allele Specific PCR (KASP), giving a heterozygosity (He) mean value of 0.183 and a coefficient of genetic differentiation (Gst) value of 0.139. A subset of 119 accessions was characterized with six Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) primer combinations. A total of 181 polymorphic markers (125 AFLP and 56 SNP) amplified across this subset revealed He measures of 0.352 and 0.182, respectively. Of these, 134 were selected to estimate the genome-wide linkage disequilibrium obtaining low significant values (r2 = 0.11) in the subset, indicating its suitability for future genome-wide association studies (GWAS). The structure analysis conducted in the entire collection with SNP detected two subpopulations. However, the structure analysis conducted with AFLP markers in the subset of 119 accessions proved to have greater degree of resolution and detect six subpopulations. The information provided by both marker types was complementary and showed a strong association between old Argentinian and Italian germplasm and a contribution of CIMMYT germplasm to modern Argentinian, Chilean and Cypriot accessions. The influence of Mediterranean germplasm, mainly from Italy, on part of the modern Argentinian cultivars or breeding lines was also clearly evidenced. Although our analysis yields conclusive results and useful information for association mapping studies, further analyses are needed to refine the number of subpopulations present in the germplasm collection analyzed.Fil: Roncallo, Pablo Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida; ArgentinaFil: Beaufort, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida; ArgentinaFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Dreisigacker, Susanne. Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo; MéxicoFil: Echenique, Carmen Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida; Argentin

Cytochrome P450 Herbicide Metabolism as the Main Mechanism of Cross-Resistance to ACCase- and ALS-Inhibitors in Lolium spp. Populations From Argentina: A Molecular Approach in Characterization and Detection

Knowledge about the mechanisms of herbicide resistance provide valuable insights into evolving weed populations in response to selection pressure and should be used as a basis for designing management strategies for herbicide-resistant weeds. The selection pressure associated with reactive management against glyphosate-resistant Lolium spp. populations would have favored the herbicide resistance to ACCase- and ALS-inhibitors. This work was aimed to determine the sensitivity of 80 Argentinean Lolium spp. populations to ALS- and ACCase-inhibitor herbicides for use in wheat or barley and to study the mechanisms of resistance involved. Sensitivity to pinoxaden and iodosulfuron-mesosulfuron were positively correlated (r = 0.84), even though both affect different target sites. Inhibitors of cytochrome P450 monooxygenases (P450s) increased the sensitivity to pinoxaden and iodosulfuron-mesosulfuron in 94% of herbicide-resistant populations and target-site ACCase resistance mutations were detected only in two cases. Polymorphic variants were obtained with a pair primer designed on P450 sequences, cluster analysis discriminated around 80% of susceptible and P450-metabolic resistant plants sampled from a single population or different populations. Five markers corresponding to herbicide sensitivity were identified to be significantly associated with phenotypic variance in plants. Resistance to ALS- and ACCase-inhibitor herbicides were closely related, challenging the rotation of herbicides of both sites of action as a practice against resistance. In that sense, the use of pinoxaden and iodosulfuron-mesosulfuron would have provoked a selection on P450 genes that conduced a convergence of P450-metabolism based resistant Lolium spp. populations, which was detected by markers in a contribution to elucidate the molecular basis of this type of resistance.Fil: Yanniccari, Marcos Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Gigón, Ramón. Private Consultant In Weed Control; ArgentinaFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Evaluación de herbicidas post-emergentes en variedades de trigo candeal

Si bien gran parte de los productores de la zona reconocen al trigo candeal como una interesante alternativa al trigo pan, el manejo de malezas resulta sensiblemente diferente en ambos casos. Existen evidencias que demuestran que el trigo candeal responde de manera diferencial a herbicidas post-emergentes comparado a trigo pan. A su vez, dentro de los posibles herbicidas empleados en trigo candeal, se han detectado diferencias de tolerancia entre cultivares.En función de lo expuesto, surge el objetivo del presente trabajo: evaluar la tolerancia/fitotoxicidad de herbicidas post-emergentes registrados para trigo pan sobre distintas variedades de trigo candeal. Las variedades estudiadas presentaron una tolerancia levemente diferencial a herbicidas post-emergentes evaluados. Sin embargo, tales diferencias no afectaron el rendimiento de alguna variedad en particular. Los herbicidas evaluados resultaron ser seguros para las variedades estudiadas en las condiciones del ensayo, donde se destaca la elevada tolerancia pese a la ocurrencia de heladas en post-aplicación.Fil: Yanniccari, Marcos Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Sur; ArgentinaFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Istilart, Carolina María. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Evaluación de cultivares de trigo candeal Campaña Agrícola 2013/14

La campaña pasada de trigo candeal puede ser considerada como aceptable. El rendimiento potencial del cultivo disminuyó por la falta de precipitaciones desde mediados de noviembre hasta el final del ciclo. Las temperaturas elevadas del mes de diciembre afectaron al llenado de granoEEA BarrowFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Jensen, Carlos Alberto. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Comportamiento Trigo Candeal: Evaluación de cultivares en la CEI Barrow : campaña Agrícola 2012/2013

Se puede considerar a la cosecha de la campaña pasada como aceptable. El rendimiento potencial del cultivo se vio fuertemente afectado por las altas temperaturas acompañadas de estrés hídrico a fines de octubre y principios de noviembre.EEA BarrowFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Jensen, Carlos Alberto. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Evaluación de cultivares de trigo candeal Campaña Agrícola 2014/15

La campaña pasada se caracterizó por muy buenos rendimientos, bajos niveles de proteína y ataques de roya anaranjada. Buck Esmeralda, Bonaerense INTA Cariló y la nueva variedad Bonaerense INTA Quillén fueron las que tuvieron el mejor comportamiento generalEEA BarrowFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Jensen, Carlos Alberto. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

¿Por qué nos interesa conocer el contenido de cadmio en el suelo y en los granos de trigo?

La ingesta involuntaria de metales pesados es cada día un problema mayor para nuestra salud. Desde la CEI Barrow se está trabajando sobre las diferentes demandas en la cadena de trigo candeal. La inocuidad de los granos cosechados es un tema importante para tener en cuenta a la hora de comercializar y/o exportarEEA BarrowFil: Caballero, Veronica Jorgelina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Evaluación de cultivares de Trigo Candeal en la CEI Barrow : Campaña Agrícola 2017/18

La campaña pasada se caracterizó por buenos rendimientos y calidad comercial. Se destacaron los problemas sanitarios, principalmente roya anaranjada y la epidemia de roya amarilla que afectó tempranamente al cultivo.EEA BarrowFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Storm, Ana Cecilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin

Trigo candeal: Evaluación sanitaria de la campaña 2017/18

El comportamiento sanitario de cultivares de trigo frente a sus principales enfermedades es una valiosa información consultada por técnicos y productores al momento de seleccionar las variedades a sembrar en cada campañaEEA BarrowFil: Storm, Ana Cecilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; ArgentinaFil: Larsen, Adelina Olga. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Barrow; Argentin