Variabilidad y estructura genética en líneas endocriadas de maíz
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2017
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Resumen
El maíz (Zea mays L), debido a la variabilidad genética disponible, es un excelente modelo vegetal para comprender la variación natural. Posee un genoma complejo y un alto nivel de diversidad en comparación con otras especies de plantas. En el presente estudio, un grupo diverso de 291 líneas endocriadas de maíz desarrolladas en el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) se evaluó por su fenotipo y se caracterizó por su genotipo. La evaluación fenotípica se realizó en el sur de la provincia de Córdoba, Argentina, en la localidad de Río Cuarto, durante los ciclos agrícolas 2015/2016 (E1) y 2016/2017 (E2), y en la localidad de Chaján durante el ciclo agrícola 2016/2017 (E3). En el ambiente E1 se utilizó un diseño completamente al azar con una repetición. Mientras que para los ambientes E2 y E3 se utilizó un diseño en bloques aumentados parcialmente repetido, donde un 10 de los genotipos presentaron tres repeticiones y el resto solo una repetición. La evaluación fenotípica se realizó por medio de 12 caracteres agro-morfológicos. La caracterización genotípica, obtenida desde el CIMMYT, se realizó mediante marcadores moleculares SNP derivados de genotipado por secuenciación. En la caracterización de la diversidad genética, la estructura poblacional y el desequilibrio de ligamiento presentes en la población se utilizaron 2.498 SNP. El amplio rango de variación para todos los caracteres agro-morfológicos medidos en ambientes individuales y a través de ambientes, y los valores de heredabilidad estimados en sentido amplio entre 49 y 90 indican que las líneas de maíz evaluadas en este estudio poseen amplia variabilidad para los caracteres agro-morfológicos medidos. La descripción de la estructura genética poblacional permitió inferir la presencia de tres sub-grupos. La diversidad genética y el contenido de información polimórfica medios estimados fueron 0,33 y 0,30, respectivamente. Los valores de los coeficientes de parentesco relativo, en el 95 de las comparaciones entre pares de líneas, fueron menores a 0,10 y la distancia genética media fue 0,44. EL desequilibrio de ligamiento presentó una rápida caída y alcanzó un valor de r2 menor de 0,10 a una distancia de 500-1.000 kb. El Análisis de Coordenadas Principales permitió reducir la dimensión de la matriz de información fenotípica y genotípica, luego mediante el Análisis de Procrustes Generalizado se observó un consenso del 62 entre ambos tipos de ordenamientos. El grupo de líneas de maíz presenta estratificación en su estructura genética. Esto debe ser considerado al realizar estudios de mapeo por asociación. El ligamiento físico, como principal causa del desequilibrio de ligamiento presente en la población, y la rápida caída del mismo, indican que este grupo de líneas de maíz es adecuado para posteriores estudios de mapeo por asociación. El moderado valor de consenso observado indica desequilibrio de ligamento entre los marcadores moleculares y los genes que controlan los 12 caracteres agro-morfológicos medidos.
Choice of germplasm is critical to the success of association analysis. Genetic or phenotypic surveys can be used to identify genotypically diverse subsets of the available germplasm. The present study was conducted to analyze the variability and population structure among 291 CIMMYT maize inbred lines using agro-morphological traits and SNP markers. Phenotypic evaluation was performing in three environments. A total of 2.498 SNP was used to estímate the genetic diversity, population structure and famitial relatedness. The broad-sense heritability between 49 and 90% for all traits showed abundant genotypic variability in the group of CIMMYT maize inbred lines. Structure analysis showed the presence of three sub-groups. The kinship coefficients were minors at 0.10 in 95 of pair of inbred lines. The average genetic distance was 0.44. Linkage disequilibrium showed a rapid decay of 500-1.000 kb at r2=0.10. Principal coordinate analysis allowed reducing the phenotypic and genotypic data matrix. Generalized procrustes analysis showed a 62 consensus between phenotypic and genotypic ordering. Group is suitable for mapping association studies because it presents a rapid decay of linkage disequilibrium. The consensus value indicated linkage disequilibrium between molecular markers and the genes controlling the agro-morphological traits.
Choice of germplasm is critical to the success of association analysis. Genetic or phenotypic surveys can be used to identify genotypically diverse subsets of the available germplasm. The present study was conducted to analyze the variability and population structure among 291 CIMMYT maize inbred lines using agro-morphological traits and SNP markers. Phenotypic evaluation was performing in three environments. A total of 2.498 SNP was used to estímate the genetic diversity, population structure and famitial relatedness. The broad-sense heritability between 49 and 90% for all traits showed abundant genotypic variability in the group of CIMMYT maize inbred lines. Structure analysis showed the presence of three sub-groups. The kinship coefficients were minors at 0.10 in 95 of pair of inbred lines. The average genetic distance was 0.44. Linkage disequilibrium showed a rapid decay of 500-1.000 kb at r2=0.10. Principal coordinate analysis allowed reducing the phenotypic and genotypic data matrix. Generalized procrustes analysis showed a 62 consensus between phenotypic and genotypic ordering. Group is suitable for mapping association studies because it presents a rapid decay of linkage disequilibrium. The consensus value indicated linkage disequilibrium between molecular markers and the genes controlling the agro-morphological traits.
Descripción
Palabras clave
Maíz, Fenotipos, Genotipos, Diversidad genética, Variación genética, Zea mays