Le infestazioni di mosche verdi e dell'Assia possono ridurre significativamente la resa e la qualità del grano in Texas e nel mondo. L'allevamento per la resistenza a questi due parassiti utilizzando la selezione assistita da marcatori ha appena ottenuto un nuovo strumento da uno studio della Texas A&M AgriLife Research.

Poiché la genetica è la strategia più economica per ridurre al minimo le perdite, Il dott. Shuyu Liu, genetista del grano di AgriLife Research, ha iniziato due anni fa a cercare marcatori adatti agli allevatori per questi due insetti. Questo passaggio è una continuazione del lavoro genetico in corso sulla resistenza agli insetti.

Attraverso gli anni, un certo numero di geni di resistenza alla cimice verde sono stati identificati nel grano e nei suoi parenti in base alle loro reazioni differenziali a diversi biotipi, che vanno da A a K. Ci sono anche 18 biotipi di mosca dell'Assia, e poiché ha la capacità di superare i geni di resistenza distribuiti nelle cultivar di grano attraverso mutazioni, è necessario identificare e utilizzare geni di resistenza provenienti da diverse fonti per l'allevamento del grano.

Gli scienziati utilizzano marcatori genetici per identificare le regioni in cui è possibile trovare geni specifici su una particolare pianta. Liu ha identificato i quartieri o i marcatori per un gene che offre resistenza al greenbug, Gb7, e un gene che fornisce resistenza alla mosca dell'Assia, H32, nel grano.

Il lavoro di Liu è stato recentemente pubblicato su Giornale di genetica teorica e applicata sulla ricerca sulla selezione delle piante , dettagliare lo sviluppo della reazione a catena della polimerasi allele specifica Kompetitive o dei saggi KASP per entrambi i geni.

Insieme a Liu nella pubblicazione c'erano i membri del team di grano di AgriLife Research Drs. Jackie Rudd, Amarillo, e Amir Ibrahim, Stazione universitaria, entrambi allevatori di grano; Dottor Qingwu Xue, fisiologo dello stress delle colture; Dr. Chor Tee Tan, un ricercatore associato; così come altri studenti e personale ad Amarillo.

Entrambi i geni sono stati identificati attraverso ricerche precedenti, e gli indicatori collegati per loro sono stati mappati, ma i metodi di rilevamento non erano adatti per la selezione assistita da marcatori per valutare migliaia di piante, ha detto Liu.

Ha detto che conoscere un indirizzo non significa che qualcuno sappia dove iniziare a cercarlo in città. Ma sviluppando il polimorfismo a singolo nucleotide, o SNP, che includono marcatori fiancheggianti strettamente collegati e localizzati sui cromosomi, i genetisti sono in grado di dare agli allevatori il vicinato per la ricerca.

Gli SNP vengono quindi convertiti in saggi KASP, che sono considerati adatti agli allevatori perché sono più facili da usare, più veloce e preciso, Egli ha detto.

Marcatori molecolari efficaci strettamente legati ai geni bersaglio sono la chiave per il successo della selezione assistita da marcatori su tratti come la resistenza alla mosca verde e alla mosca dell'Assia, ha detto Liu. Ad esempio, un allevatore di solito selezionerà 1, migliaia di linee di allevamento, e il KASP agisce come una bandiera per dire che i geni necessari per un particolare tratto esistono in una particolare linea.

Attraverso il lavoro di Liu, entrambi i geni possono ora essere facilmente trasferiti in una nuova linea di frumento attraverso la selezione assistita da marcatori.

Liu ha detto che Gb7 e H32 si trovano entrambi in un grano sintetico, W7984, che è una linea parentale per una popolazione di mappatura che i ricercatori del grano stanno usando in tutto il mondo. I frumenti sintetici sono incroci artificiali tra frumenti duri o di tipo pasta e Aegilops tauschii. Questi incroci iniziali forniscono l'accesso ai geni dei parenti selvatici del grano, aumentando così la diversità genetica utilizzabile dagli allevatori per migliorare le varietà di frumento invernale.

La mappatura della popolazione è stata sviluppata più di 10 anni fa dall'International Triticum Mapping Initiative, ma nessuno di questi geni è stato utilizzato per la resistenza nei programmi di allevamento fino a questo punto, Egli ha detto.

"Il motivo per cui penso che non fossero utilizzati è che erano in una linea sintetica e ha richiesto uno sforzo maggiore per trasferirli in linee di grano adattive, " ha detto. "Quello che abbiamo fatto con il marcatore KASP è renderli più facili da trovare e utilizzare."

Per esempio, TAM114, una più recente, varietà sempre più popolare di grano Texas A&M, non ha resistenza alla cimice verde e ha solo una resistenza limitata alle mosche dell'Assia, ha detto Liu.

"Ma con questa nuova conoscenza, gli allevatori possono incrociarsi con TAM 114 e mantenere la sua qualità di utilizzo finale superiore e migliorarla con i geni Gb7 e H32, " ha detto. "Questo renderà la nuova linea più adattabile alle regioni in cui il volo dell'Assia è un problema".

Incrociando le linee del grano con i marcatori KASP identificati, il processo per sviluppare la linea pura con proprietà selezionate può essere molto più accurato, ha detto Liu.

Liu ha detto di aver iniziato a cercare questi marcatori perché il programma di allevamento TAM ha fatto un uso massiccio del germoplasma sintetico, quindi i marcatori saranno rapidamente implementati.

Per arrivare a questo punto, Liu ha utilizzato marcatori genotipo per sequenziamento sviluppati da altri gruppi di ricerca, e infine i marcatori KASP sono stati convalidati utilizzando l'insieme di linee di grano sintetiche. Ogni riga di quella popolazione di mappatura è stata esaminata per le reazioni di greenbug e Hessian fly da due centri del servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti.

"Abbiamo determinato che sono molto efficaci in molti contesti genetici, " ha detto. "La diversità genetica ei guadagni genetici sono sempre importanti per gli allevatori di grano".