ABSTRACT
RESUMEN La producción de maíz (Zea Mays L.) ha sido ampliamente beneficiada con la mejora de líneas endocriadas respecto a la resistencia a enfermedades causadas por virus y hongos. Sin embargo, es notable la ausencia de genotipos resistentes a bacteriosis. El objetivo del presente estudio fue identificar regiones genómicas para la mejora de resistencia a Mal de Río Cuarto (MRC) y a bacteriosis (BD) en un germoplasma diverso de maíz. Se evaluó, para ambas enfermedades, una población diversa de líneas de maíz en el ciclo de cultivo 2019-2020 en la región argentina donde la virosis MRC es endémica. Se estimó incidencia y severidad de MRC y BD en cada línea y se realizó un estudio de mapeo por asociación (GWAS) con 78.376 marcadores SNPs. Un modelo multicarácter se utilizó para evaluar simultáneamente la resistencia a MRC y BD en las líneas evaluadas. El germoplasma evidenció alta variabilidad genética tanto para la mejora de la resistencia a MRC como a BD, pero no se observó correlación genética significativa entre la respuesta a ambas enfermedades. Se identificaron regiones genómicas promisorias para resistencia a MRC y a BD, que serán confirmadas en evaluaciones en nuevos ambientes.
ABSTRACT Maize (Zea Mays L.) production has been greatly benefited from the improvement of inbred lines in regard to the resistance to diseases. However, the absence of resistant genotypes to bacteriosis is remarkable. The aim of the study was to identify genomic regions for resistance to Mal de Río Cuarto (MRC) and to bacterial disease (BD) in a diverse maize germplasm evaluated in the Argentinian region where MRC virus is endemic. A maize diverse population was assessed for both diseases during the 2019-2020 crop season. Incidence and severity of MRC and BD were estimated for each line and a genome wide association study (GWAS) was conducted with 78,376 SNP markers. A multi-trait mixed linear model was used for simultaneous evaluation of resistance to MRC and BD in the scored lines. The germplasm showed high genetic variability for both MRC and BD resistance. No significant genetic correlation was observed between the response to both diseases. Promising genomic regions for resistance to MRC and BD were identified and will be confirmed in further trials.
ABSTRACT
RESUMEN El Mal de Río Cuarto (MRC) es una de las enfermedades virales más importantes del maíz en Argentina. El índice de severidad de enfermedad (ISE) permite combinar la incidencia y la severidad de una enfermedad en una métrica única. La reacción genotípica a MRC ha sido muy estudiada en poblaciones biparentales, sin embargo este carácter complejo no se ha analizado mediante estudios de mapeo por asociación. El objetivo del presente trabajo es identificar nuevos alelos de resistencia asociados con el ISE de la enfermedad MRC de maíz en un germoplasma exótico del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT). Una población de líneas de maíz del CIMMYT se evaluó fenotípicamente en ambientes donde la enfermedad es endémica. Los predictores del efecto genotípico (BLUP, best linear unbiased predictor) del ISE de MRC y 78.376 marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism) se usaron para realizar el mapeo por asociación en 186 líneas de maíz. Los componentes de varianza y los valores de heredabilidad sugieren una amplia variabilidad genotípica en la población de líneas. El mapeo por asociación permitió identificar 11 posibles QTL de resistencia a MRC. La incorporación de germoplasma exótico en los programas de mejoramiento de maíz locales podría contribuir favorablemente a la creación de genotipos híbridos con mayor nivel de resistencia a MRC. La capacidad predictiva de los marcadores asociados con la resistencia a MRC indican que la selección asistida por marcadores es una herramienta recomendable para seleccionar genotipos resistentes a MRC.
ABSTRACT Mal de Río Cuarto (MRC) is one of the most important viral diseases of maize in Argentina. The disease severity index (DSI) allows to combine the incidence and severity of a disease in a single metric. The genotypic reaction to MRC has been extensively studied in biparental populations. However, this complex trait has not been analyzed by genome-wide association studies (GWAS). The aim of this work is to identify new resistance alleles associated with DSI of MRC in an exotic germplasm from the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). A population of maize lines from CIMMYT was phenotypically evaluated in environments in the area where the disease is endemic. The predictors of genetic effects (BLUP, best linear unbiased predictor) and 78,376 SNP markers (Single Nucleotide Polymorphism) were used to perform the GWAS in 186 maize lines. The values of variance components and mean-basis heritability suggest a wide genotypic variability in the population. The GWAS allowed to identify 11 putative QTL of resistance to MRC. The incorporation of exotic germplasm into local maize breeding programs could contribute favorably to the creation of hybrids with a higher level of resistance to MRC. The predictive ability of associated markers with MRC resistance indicates that marker-assisted selection is an advisable tool for selecting MRC resistant genotypes.