Association between microsatellites and resistance to Mal de Río Cuarto in maize by discriminant analysis

• Published in: Phyton (Buenos Aires) Vol. 79; no. 1; pp. 31 - 38
• Main Authors: Bonamico, NC(Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Agronomía y Veterinaria), Balzarini, MG(Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Ciencias Agropecuarias ,CONICET (National Council of Scientific and Technological Research),), Arroyo, AT(Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Ciencias Agropecuarias ,CONICET (National Council of Scientific and Technological Research),), Ibañez, MA(Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Agronomía y Veterinaria), Díaz, DG(Instituto Nacional de Tecnologìa Agropecuaria Instituto de Genética Ewald A. Favret), Salerno, JC(Instituto Nacional de Tecnologìa Agropecuaria Instituto de Genética Ewald A. Favret), Di Renzo, MA(Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Agronomía y Veterinaria)
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Buenos Aires Fundación Rómulo Raggio 01.01.2010; Tech Science Press
• Subjects: Análisis discriminante; Biomarkers; Consistency; Corn; Deoxyribonucleic acid; Discriminant analysis; DNA; Environmental effects; Gene mapping; Genotype-environment interactions; Genotypes; Inbreeding; Localization; Maize; Mal de Río Cuarto; Mapping; Marker-assisted selection; Maíz; Microsatellite; Microsatellites; Microsatélites; PLANT SCIENCES; Quantitative trait loci; Signs and symptoms; Variance analysis; Zea mays; Microsatellite; Mal de Río Cuarto; Discriminant analysis; Análisis discriminante; Maíz; Maize; Microsatélites
• ISSN: 1851-5657; 0031-9457; 1851-5657

Resistance to Mal de Río Cuarto (MRC) disease in maize (Zea mays L.) is important in Argentina because the crop area involves a wide region where the disease is endemic. Molecular marker-assisted selection could be used as an additional selection tool to enhance precision of the genotype selection for resistance. It demands the identification of informative markers. Microsatellite (SSR) markers linked to gene(s) associated with resistance to MRC have been reported from previous QTL analyses. These analyses have been made on linkage maps derived from a relatively early mapping population. In advanced populations, where highly distinct genotypes are easily classified, discriminant analysis (DA) represents a complementary strategy to marker identification; this method does not require a priori genetic map. The objectives of this study were (1) to identify SSR markers associated with MRC resistance by using DA, and (2) to assess DA-selected SSR markers consistency across environments. The recombinant inbred lines (RILs) were evaluated for disease severity and traits related to symptoms of MRC disease at five environments located in the endemic area. The DNA profiles were obtained using 60 SSR. For discriminant analysis, the RILs were assigned to one of two groups defined to represent low and high values for each trait. A molecular analysis of variance (AMOVA) from marker data found significant molecular differences between the two extreme groups formed for each trait before DA. There was an array of markers associated with the MRC disease severity and with traits related to symptoms of disease. The lack of consistency in the several DA-selected SSR markers across environments indicated that genotype-environment interaction effects were significant. Selected markers can be used to allocate new individuals to predefined groups as well as to infer putative localization of genes with small individual effects on resistance to MRC. La resistencia a la enfermedad Mal de Río Cuarto (MRC) en maíz (Zea mays L.) es importante en Argentina debido a que la zona de cultivo abarca gran parte del área donde la enfermedad es endémica. La selección asistida por marcadores podría ser usada como herramienta para incrementar la precisión de selección para resistencia en genotipos de maíz. Ésta requiere la identificación de marcadores informativos. Algunos estudios previos de mapeo de loci de caracteres cuantitativos (QTL) mediante mapas de ligamiento realizados con generaciones tempranas identificaron marcadores microsatélites (SSR) ligados a genes asociados con resistencia a MRC. En generaciones avanzadas la diferenciación de los genotipos permite su fácil clasificación; el análisis discriminante (DA) es un método que no requiere el desarrollo de un mapa genético y representa una estrategia complementaria para la identificación de marcadores. Los objetivos fueron (1) identificar marcadores asociados con resistencia a MRC mediante DA y (2) analizar la consistencia de los SSR identificados a través de ambientes. Las RILs fueron evaluadas para la severidad y los caracteres relacionados a síntomas de la enfermedad Mal de Río Cuarto en cinco ambientes del área endémica. El DNA fue analizado con 60 marcadores SSR. Las RILs fueron asignadas a uno de los dos grupos definidos, por representar bajos y altos valores del carácter mediante el análisis discriminante. Antes de realizar el DA, un análisis molecular de la varianza (AMOVA) mostró diferencias moleculares significativas entre los grupos extremos definidos para cada carácter. Los resultados permitieron identificar un grupo de marcadores asociados con características de resistencia a MRC. La falta de consistencia a través de ambientes en la selección de varios marcadores indica efectos significativos de interacción genotipo-ambiente. Los marcadores seleccionados pueden ser utilizados para asignar nuevos individuos en grupos predefinidos así como para inferir la posible localización de genes con efecto menor sobre la resistencia a MRC.