Genome-wide association study for deoxynivalenol production and aggressiveness in wheat and rye head blight by resequencing 92 isolates of Fusarium culmorum
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Fusarium culmorum is an important pathogen causing head blight of cereals in Europe. This disease is of worldwide importance leading to reduced yield, grain quality, and contamination by mycotoxins. These mycotoxins are harmful for livestock and humans; therefore, many countries have strict regulatory limits for raw materials and processed food. Extensive genetic diversity is described among field populations of F. culmorum isolates for aggressiveness and production of the trichothecene mycotoxin deoxynivalenol (DON). However, the causes for this quantitative variation are not clear, yet. We analyzed 92 isolates sampled from different field populations in Germany, Russia, and Syria together with an international collection for aggressiveness and DON production in replicated field experiments at two locations in two years with two hosts, wheat and rye. The 30x coverage whole-genome resequencing of all isolates resulted in the identification of 130,389 high quality single nucleotide polymorphisms (SNPs) that were used for the first genome-wide association study in this phytopathogenic fungus. Results In wheat, 20 and 27 SNPs were detected for aggressiveness and DON content, respectively, of which 10 overlapped. Additionally, two different SNPs were significantly associated with aggressiveness in rye that were among those SNPs being associated with DON production in wheat. Most of the SNPs explained only a small proportion of genotypic variance (pG), however, four SNPs were associated with major quantitative trait loci (QTLs) with pG ranging from 12 to 48%. The QTL with the highest pG was involved in DON production and associated with a SNP most probably located within the Tri4 gene. Conclusions The diversity of 92 isolates of F. culmorum were captured using a heuristic approach. Key phenotypic traits, SNPs, and candidate genes underlying aggressiveness and DON production were identified. Clearly, many QTLs are responsible for aggressiveness and DON content in wheat, both traits following a quantitative inheritance. Several SNPs involved in DON metabolism, among them the Tri4 gene of the trichothecene pathway, were inferred as important source of variation in fungal aggressiveness. Using this information underlying the phenotypic variation will be of paramount importance in evaluating strategies for successful resistance breeding.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».