Publicado

2016-01-01

Identificación de QTLs asociados a caracteres de arquitectura vegetal en yuca (Manihotesculenta)

Identification of QTLs Associated to Plant Architecture in Cassava (Manihot esculenta)

DOI:

https://doi.org/10.15446/abc.v21n1.49251

Palabras clave:

arquitectura vegetal, grupo de ligamiento, mapeo genético, marcador molecular, QTLs, yuca, cassava, genetic mapping, linkage group, molecular marker, vegetal architecture, QTL. (es)
Cassava, genetic mapping, linkage group, molecular marker, vegetal architecture, QTL (en)

Descargas

Autores/as

  • Camilo López Universidad nacional de Colombia
  • Ruben Eduardo Mora Moreno Universidad Nacional de Colombia
  • Johana Carolina Soto Universidad Nacional de Colombia

La yuca (Manihot esculenta) es el cuarto cultivo en importancia a nivel mundial como fuente de calorías para la población humana después del arroz, el azúcar y el maíz, posicionándose por esta razón como un cultivo primordial para la seguridad alimentaria. Su arquitectura ha sido considerada como un factor clave que subyace a la fisiología del rendimiento, relacionando características morfológicas con productividad. En este trabajo se evaluaron diferentes características de arquitectura vegetal en yuca. Los caracteres fueron evaluados en una población F1 compuesta por 133 hermanos completos (familia K) sembrados en dos lugares biogeográficamente diferentes: La Vega (Cundinamarca) y Arauca (Arauca) en Colombia. Las características evaluadas relacionadas con la arquitectura vegetal fueron altura de la planta (AT), número de brotes (NB), longitud entrenudos (LE), número de raíces (NR), peso de raíces (PR), pigmentación del peciolo (PP), área de la hoja (AH) y tipo de hoja (TH). A partir de los datos obtenidos y empleando un mapa genético de alta densidad basado en SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) se llevó a cabo un análisis de QTLs (Quantitative Trait Loci). Se lograron identificar tres QTLs para La Vega asociados con los caracteres altura total, número de brotes y área de la hoja. Para Arauca se detectaron tres QTLs asociados con altura total, longitud de entrenudos y número de brotes. Los QTLs se distribuyeron en cuatro grupos de ligamiento y explicaron entre 18,93 y 41,92 % de la variación genética.

Cassava (Manihot esculenta) is the fourth most important crop worldwide as a source of calories for the human population after rice, sugar and corn and therefore it is considered as a staple crop. Cassava's architecture has been considered as a key factor underlying the physiology of yield, relating morphological traits with productivity. In this work different characteristics of plant architecture were evaluated in a cassava F1 population composed by 133 complete siblings (family K) planted in two biogeographically different zones: La Vega (Cundinamarca) and Arauca (Arauca) in Colombia. The characteristics evaluated related to the vegetal architecture were plant height (AT), number of shoots (NB), internodes length (LE), number of roots (NR), root weight (PR), petiole pigmentation (PP), leaf area (AH) and leaf type (TH). From the data obtained and using a SNP- (Single Nucleotide Polymorphism) high-density genetic map a QTLs analysis (Quantitative Trait Loci) was carried out. It was possible to identify three QTLs for La Vega associated with characters plant height, internodes length and leaf area. From the Arauca's dataset, three QTLs were detected associated with plant height, number of shoots and internodes length. The QTLs were distributed into four linkage groups and explained between 18.93 and 41.92 % of genetic variation.

Referencias

Akano A, Dixon A, Mba C, Barrera E, Fregene M. Genetic mapping of a dominant gene conferring resistance to cassava mosaic disease. Theor Appl Genet. 2002;105:521-525. Doi:10.1007/S00122-002-0891-7.

Alcaldía Municipal de Arauca. Plan Básico de Ordenamiento Territorial del Municipio de Arauca, Componente General. Arauca, Colombia: Gaceta Municipal; 2000.23 p.

Alcivar A, Jacobson J, Rainho J, Meksem K, Lightfoot D. Genetic analysis of soybean plant height, hypocotyl and internode lengths. Agric Food Environ Sci.2007;1(1):1-16.

Barthélémy D, Caraglio Y. Plant architecture: a dynamic, multilevel and comprehensive approach to plant form, structure and ontogeny. Ann Bot. 2007;99(3):375-407. Doi:10.1093/aob/mcl260.

Boonchanawiwat A, Sraphet S, Boonseng O, Lightfoot D, Triwitayacorn T. QTL underlying plant and first branch heigh in cassava (Manihot esculenta Crantz). Field Crops Res. 2011;121(3):343-349. Doi:10.1016/j. fcr.2010.12.022.

Cerón J, Sahagún J. Estimating QTL biometrics parameters in F2 populations: a new approach. Agrociencia. 2007;41:57-73.

Choi Kk, Munch Jh, Kim Dj, Zhu H, BaekJm, etal. Estimating genome conservation between crop and model legume species. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101(43):15289-15294. Doi:10.1073/pnas.0402251101.

CIAT (Centro Internacional de Agricultura tropical). Cassava production systems. Cali, Colombia: Annual report; 1975. 260 p.

Cock JH. Cassava: New Potential for a Neglected Crop. Boulder, Colorado: Westview Press. 1985; 191 p. Cock JH, EL-Sharkawy MA. Physiological characteristics for cassava selection. Exp Agric. 1988;24:443-448.

Cock JH. La yuca, nuevo potencial para un cultivo tradicional. Cali, Colombia: Centro Internacional de Agricultura Tropical; 1989. 240 p.

FAO. Panorama de la seguridad alimentaria y nutricional de América Latina y el Caribe. Santiago: Oficina Regional para América Latina y el Caribe de FAO; 2013. p. 48.

Ferreira M, Grattapaglia D. Introducción al uso de marcadores moleculares en el análisis genético. Brasilia: Embrapa-Cenargen; 1998. p. 1221.

Frary A, Doganlar S, Daunay M, Tanksley S. QTL analysis of morphological traits in eggplant and implications for conservation of gene function during evolution of solanaceous species. Theor Appl Genet 2003; 107(2):359-370. Doi:10.1007/s00122-003-1257-5.

Frary A, Fritz A, Tanksley D. A comparative study of the genetic bases of natural variation in tomato leaf, sepal, and petal morphology. Theor Appl Genet. 2004;109:523-533. Doi:10.1007/s00122-004-1669-x.

Fregene M, Angel F, Gomez R, Rodriguez F, Chavarriaga P, et al. A molecular genetic map of cassava (Manihot esculenta Crantz). Theor Appl Genet. 1997;95:431-441.

Gil J, Buitrago A. La yuca en la alimentación animal. La yuca en el tercer milenio. Publicación CIAT, Cali, Colombia. 1990;85:26-26.

Hunt A, Wholey W, Cock J. Growth physiology of cassava (Manihot esculenta Crantz). Field Crops Abstracts. 1997;30:77-91.

Ideam (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales). Sistemadeinformación ambiental,registros estacionales. Estación Sabaneta (Cundinamarca). 2002.

Iglesias C, Calle F, Hershey C, Jaramillo G, Mesa E. Sensitivity of cassava (Manihot esculenta Crantz) clones to environmental changes. Field Crops Res. 1994;36:213-220. Doi: 10.1016/0378-4290(94)90113-9.

Jorge V, Fregene M, Velez C, Duque M, Tohme J, Verdier V. QTL analysis of field resistance to Xanthomonas axonopodis pv. manihotis in cassava. Theor Appl Genet, 2001;102:564-571. Doi:10.1007/s001220051683.

Lenis JI, Calle F, Jaramillo G, Perez JC, Ceballos H, Cock J. Leaf retention in cassava productivity. Field Crops Res. 2006;95(2-3):126-134. Doi:10.1016/j.fcr.2005.02.007.

Lian TS, Cock JH. Branching habit as a yield determinant in cassava. Field Crops Res. 1979a;2:281-289. Doi:10.1016/0378-4290(79)90029-7.

Lian TS, Cock JH. Cassava plant forms and their associated and their associated morphophysiological characters. MARDI Res Bull. 1979b;2:55-69.

Lopez C, Quesada L, Bohorquez A, Duque M, VargasJ, Tohme J, et al. Mapping EST-derived SSRs and ESTs involved in resistance to bacterial blight in Manihot esculenta. Genome. 2007;50:1078-1088. Doi:10.1139/G07-087.

Lopez C. Descifrando las bases moleculares de la resistencia cuantitativa. Acta biol. Colomb. 2011;2:3-14.

Maity S, Chatteriee B. Growth attributes of potato and theirinter-relationship with yield. Potato Res. 1977;20:337-341. Doi:10.1007/BF02362245.

Mba R.E.C., Stephenson P, Edwards K, Melzer S, Nkumbira J, Gullberg U, etal. Simple sequence repeat (SSR) markers survey of the cassava (Manihot esculenta Crantz) genome: towards an SSR-based molecular genetic map of cassava. Theor App Genet. 2001;102:21-31. Doi:10.1007/s001220051614.

Mederos V. Embriogénesis somática en yuca (Manihot esculenta Crantz). (Tesis de Doctorado). Ciego de Ávila, Cuba: Universidad de Ciego de Ávila, Centro de Bioplantas; 2006. 5 p.

Okogbenin E, Fregene M. Genetic mapping of QTLs affecting productivity and plant architecture in a full-sib cross from non-inbred parents in Cassava (Manihotesculenta Crantz). Theor Appl Genet. 2003;107:1452-1462. Doi:10.1007/s00122-003-1383-0.

Okogbenin E, Marin J, Fregene M. An SSR-based molecular genetic map of cassava. Euphytica. 2006;147:433-440. Doi:10.1007/s10681-005-9042-y.

Okogbenin E, Marin J, Fregene M. QTL analysis for early yield in a pseudo F2 population of cassava. Afr J Biotechnol. 2007;7(2):131-138.

Ospina B, Ceballos H. Cassava in the third millennium: Modern production, processing, use, and marketing systems. In: Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). Latin American and Caribbean Consortium to support Cassava Research and Development (CLAYUCA). Cali, Colombia: Technical Centre for Agricultural and Rural Cooperation (CTA); 2012. 574 p.

Perez J, Bruna D, Micol J. QTL analysis of leaf architecture. J Plant Res. 2010;123:15-23. Doi:10.1007/s10265-009-0267-z.

Paterson A, Damon S, Hewitt JD, Zamir D, Rabinowitch H, Lincoln E, et al. Mendelian factors underlying quantitative traits in tomato: comparison across species, generations, and environments. Genetics. 1991;127:181-197.

Rabbi I, Hamblin M, Kumar L, Gedil M, Ikpan A, Jannink J, et al. High-resolution mapping of resistance to cassava mosaic geminiviruses in cassava using genotyping-by-sequencing and its implication for breeding. Virus Res. 2014;186:87-96. Doi:10.1016/j.virusres.2013.12.028.

Saikumar S, Kalmeshwer P, Saiharini A, Moohan C, Vineesha O, Padmavathi G, et al. Major QTL for enhancing rice grain yield under lowland reproductive drought stress identified using an O. sativa/O glaberrima introgression line. Field Crops Res. 2014;163:119-131. Doi:10.1016/j. fcr.2014.03.011.

Shrimpton A, Robertson A. The isolation of polygenic factors controlling bristle score in Drosophila melanogaster. II. Distribution of third chromosome bristle effects within chromosome sections. Genetics. 1988;118(3):445-459.

Soto J, Ortiz JF, Perlaza-Jiménez L, Vásquez AX, Lopez-Lavalle LA, Mathew B, et al. A genetic map of cassava (Manihot esculenta Crantz) with integrated physical mapping of immunity-related genes. BMC Genomics. 2015;16:190. Doi: 10.1186/s12864-015-1397-4.

Suarez L, Mederos V. Apuntes sobre el cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz) tendencias actuales. Cultivos Tropicales. 2011;32(3):27-35.

Sun W, Zhang Y, Le W, Zhang H. Construction of a genetic linkage map and QTL analysis for some leaf traits in pear (Pyrus L.). Front Agric China. 2009;3:67-74. Doi:10.1007/s11703-009-0013-2.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

1068

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Cómo citar

Identificación de QTLs asociados a caracteres de arquitectura vegetal en yuca (Manihotesculenta). (2016). Acta Biológica Colombiana, 21(1), 99-109. https://doi.org/10.15446/abc.v21n1.49251

Licencia

Derechos de autor 2016 Acta Biológica Colombiana

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.

1. La aceptación de manuscritos por parte de la revista implicará, además de su edición electrónica de acceso abierto bajo licencia Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0  (CC BY NC SA), la inclusión y difusión del texto completo a través del repositorio institucional de la Universidad Nacional de Colombia y en todas aquellas bases de datos especializadas que el editor considere adecuadas para su indización con miras a incrementar la visibilidad de la revista.

2. Acta Biológica Colombiana permite a los autores archivar, descargar y compartir, la versión final publicada, así como las versiones pre-print y post-print incluyendo un encabezado con la referencia bibliográfica del articulo publicado.

3. Los autores/as podrán adoptar otros acuerdos de licencia no exclusiva de distribución de la versión de la obra publicada (p. ej.: depositarla en un archivo telemático institucional o publicarla en un volumen monográfico) siempre que se indique la publicación inicial en esta revista.

4. Se permite y recomienda a los autores/as difundir su obra a través de Internet (p. ej.: en archivos institucionales, en su página web o en redes sociales cientificas como Academia, Researchgate; Mendelay) lo cual puede producir intercambios interesantes y aumentar las citas de la obra publicada. (Véase El efecto del acceso abierto).