Genetic basis and the current breeding efforts for quality protein maize in Southern Africa

Abstract

Maize ( Zea mays L.) is deficient in essential amino acids, lysine and tryptophan. Opaque-2 maize mutant discovery that is high in lysine and tryptophan, offers an avenue for maize protein quality improvement. Quality protein maize (QPM), a product of the extensive development of the Opaque-2 mutant, is an affordable and viable option for overcoming the scourge of protein malnutrition in humans and monogastric livestock especially in sub-Saharan Africa. The objective of this review was to scrutinise the genetic basis of quality protein maize (QPM), and current breeding efforts, and propose potential uptake pathways for QPM products in southern Africa. The conventional QPM breeding methods are based on phenotypic selection to identify genotypes carrying the recessive Opaque-2 alleles. However, phenotypic selection is negatively influenced by the environment and has huge drain on resources such as time, money and labour, with low genetic gains. From this, marker assisted breeding methods are clearly the most efficient way of QPM breeding. Institutions such as the International Maize and Wheat Improvement Centre (CIMMYT) are currently employing molecular breeding in QPM breeding programmes so as to quicken and ease the process of QPM breeding. To date, a number of QPM varieties have been released and are being promoted using various pathways and policies.Le Ma\uefs ( Zea mays L.) est d\ue9ficient en acides amin\ue9s essentiels, lysine et tryptophane. La d\ue9couverte du ma\uefs mutant Opaque-2 qui a un taux \ue9lev\ue9 en lysine et tryptophane, offre une voie pour une am\ue9lioration de la qualit\ue9 de prot\ue9ine dans le ma\uefs. Le ma\uefs \ue0 haute teneur prot\ue9ique (QPM), un produit du d\ue9veloppement extensif du mutant Opaque-2, est une option \ue9conomique et viable pour r\ue9duire le taux de malnutrition prot\ue9ique chez les humains et les animaux monogastriques sp\ue9cialement en Afrique sub-saharienne. L\u2019objectif de cette revue \ue9tait d\u2019examiner la base g\ue9n\ue9tique du ma\uefs \ue0 haute teneur prot\ue9ique (QPM), et les efforts r\ue9cents d\u2019am\ue9lioration g\ue9n\ue9tique, et de proposer un moyen d\u2019adoption des produits QPM en Afrique du Sud. Les m\ue9thodes conventionnelles d\u2019am\ue9lioration pour QPM sont bas\ue9es sur la s\ue9lection ph\ue9notypique pour identifier les g\ue9notypes portant les all\ue8les r\ue9cessifs d\u2019Opaque-2. Cependant, la s\ue9lection ph\ue9notypique est n\ue9gativement influenc\ue9e par l\u2019environnement et n\ue9cessite assez de ressources telles que le temps, argent et la main d\u2019\u153uvre, avec moins de gain g\ue9n\ue9tique. De l\ue0, les m\ue9thodes de s\ue9lection assist\ue9e par les marqueurs sont clairement les moyens les plus efficients pour la s\ue9lection pour QPM. Les institutions telles que le Centre International l\u2019Am\ue9lioration du Ma\uefs et du Bl\ue9 (CIMMYT) sont actuellement entrain d\u2019employer la s\ue9lection mol\ue9culaire dans les programmes d\u2019am\ue9lioration pour QPM de fa\ue7on \ue0 acc\ue9l\ue9rer et faciliter le processus d\u2019am\ue9lioration pour QPM. Au jour d\u2019aujourd\u2019hui, un certain nombre de vari\ue9t\ue9s QPM ont \ue9t\ue9 livr\ue9es et sont en cours d\u2019\ueatre promues en utilisant diff\ue9rents chemins et politiques