Differential gene expression analysis in germinating and dormant teliospores of Tilletia indica using RNA seq approach

Karnal bunt of wheat is an important quarantine disease that interrupts India’s wheat trade in the international market. The whole transcriptome of germinating and dormant teliospores of Tilletia indica was performed using the RNA Seq approach to identify germination-related genes. Approximately 63 million reads were generated using the RNA sequencing by the Illumina NextSeq500 platform. The high-quality reads were deposited in NCBI SRA database (accession: PRJNA522347). The unigenes from the pooled teliospores were 16,575 having unigenes length of 28,998,753 bases. The high-quality reads of germinating teliospores mapped on to 21,505 predicted CDSs. 9,680 CDSs were common between dormant and germinating teliospores of T. indica. 11,825 CDSs were found to be in germinating teliospores while only 91 were unique in dormant spores of pathogen. The pathway analysis showed the highest number of pathways was found in germinating spores than dormant spores. The highest numbers of CDSs were found to be associated with translation (431 in number), transport and catabolism (340), signal transduction (326), and carbohydrate metabolism (283). The differential expression analysis (DESeq) of germinating and dormant teliospores showed that 686 CDS were up-regulated and 114 CDS were down-regulated in the germinating teliospores. Significant germination-related genes in the spores were validated using qPCR analysis. Ten genes viz. Ti3931, Ti6828, Ti7098, Ti7462, Ti7522, Ti 9289, Ti 8670, Ti 7959, Ti 7809,and Ti10095 were highly up-regulated in germinated teliospores which may have role in germination of spores.Further, these differentially expressed genes provide insights into the molecular events. This first study of transcriptome will be helpful to devise better management strategies to manage Karnal bunt disease.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance / Caracterização do estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum para resistência de ferrugem e Karnal bunt

Abstract Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relative's wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

Resumo A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance / Caracterização do estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum para resistência de ferrugem e Karnal bunt

Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relative’s wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.

Characterization of wheat-Thinopyrum bessarabicum genetic stock for stripe rust and Karnal bunt resistance

Abstract Utilization of modern breeding techniques for developing high yielding and uniform plant types ultimately narrowing the genetic makeup of most crops. Narrowed genetic makeup of these crops has made them vulnerable towards disease and insect epidemics. For sustainable crop production, genetic variability of these crops must be broadened against various biotic and abiotic stresses. One of the ways to widen genetic configuration of these crops is to identify novel additional sources of durable resistance. In this regard crops wild relatives are providing valuable sources of allelic diversity towards various biotic, abiotic stress tolerance and quality components. For incorporating novel variability from wild relatives wide hybridization technique has become a promising breeding method. For this purpose, wheat-Th. bessarabicum amphiploid, addition and translocation lines have been screened in field and screen house conditions to get novel sources of yellow rust and Karnal bunt resistant. Stripe rust screening under field conditions has revealed addition lines 4JJ and 6JJ as resistant to moderately resistant while addition lines 3JJ, 5JJ, 7JJ and translocation lines Tr-3, Tr-6 as moderately resistant wheat-Thinopyrum-bessarabicum genetic stock. Karnal bunt screening depicted addition lines 5JJ and 4JJ as highly resistant genetic stock. These genetic stocks may be used to introgression novel stripe rust and Karnal bunt resistance from the tertiary gene pool into susceptible wheat backgrounds.

Resumo A utilização de técnicas modernas de melhoramento para o desenvolvimento de tipos de plantas uniformes e de alto rendimento, em última análise, estreitando a composição genética da maioria das culturas. A composição genética restrita dessas plantações tornou-as vulneráveis a doenças e epidemias de insetos. Para uma produção agrícola sustentável, a variabilidade genética dessas culturas deve ser ampliada contra vários estresses bióticos e abióticos. Uma das maneiras de ampliar a configuração genética dessas culturas é identificar novas fontes adicionais de resistência durável. A esse respeito, os parentes selvagens das culturas estão fornecendo fontes valiosas de diversidade alélica para vários componentes de qualidade e tolerância ao estresse abiótico e biótico. Para incorporar a nova variabilidade da ampla técnica de hibridização de parente selvagem tornou-se um método de reprodução promissor. Para esse efeito, trigo-Th. As linhas anfiploides, de adição e translocação de bessarabicum foram selecionadas em condições de campo e de casa de tela para obter novas fontes de ferrugem amarela e resistência ao bunt de Karnal. A triagem de ferrugem em faixas em condições de campo revelou as linhas de adição 4JJ e 6JJ como resistentes a moderadamente resistentes, enquanto as linhas de adição 3JJ, 5JJ, 7JJ e as linhas de translocação Tr-3, Tr-6 como estoque genético de trigo-Thinopyrum bessarabicum moderadamente resistente. A triagem Karnal bunt descreveu as linhas de adição 5JJ e 4JJ como estoque genético altamente resistente. Esses estoques genéticos podem ser usados para introgressão da nova ferrugem e resistência ao bunt de Karnal do pool genético terciário em origens de trigo suscetíveis.