Inheritance and detection of quantitative trait loci controlling bruchid (Callosobruchus chinensis L) resistance in moth bean (Vigna aconitifolia (Jacq) Marechal)
Abstract:
ด้วงถั่วเหลือง (Callosobruchus chinensis L.) เป็นแมลงที่สำคัญที่ทำความเสียหายให้กับเมล็ดพืช ตระกลูถั่วในสกุล Vigna ในระยะหลังการเก็บเกี่ยว โดยสามารถทำความเสียหายกับกองเมล็ดทั้งหมดได้ ภายในระยะเวลา 3 - 4 เดือน การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาพันธุกรรมที่ควบคุมความต้านทานต่อ ด้วงถั่วเหลืองในถั่วมอธ (Vigna aconitifolia (Jacq.) Maré chal)และค้นหาตำแหน่ง quantitative trait locus (QTL) ที่ควบคุมความต้านทานด้วงถั่วเหลืองในถั่วมอธดำเนินการศึกษาโดยใช้ประชากร F2 และประชากร F2 :3 ซึ่งเกิดจาการผสัมพันธุ์ระหว่างถั่วมอธพันธุ์ปลูก ICPMO056 (พันธุ์อ่อนแอ) กับถั่วมอธ พันธุ์ป่า TN67 (พันธุ์ต้านทาน) ทดสอบความต้านทานด้วงถั่วเหลืองโดยใช้เมล็ดจากต้น F2และประชากร F2 :3 แต่ละต้นแล้วคำนวณเปอร์เซ็นต์เมล็ดที่ถูกทำลาย (PDS)และค่า area under the diseaseprogress curve (AUDPC) เพื่อนำไปวิเคราะห์การกระจายตัว พบว่า การกระจายตัวของ PDS และ AUDPC มีอัตราส่วนต้านทานต่ออ่อนแอเท่ากับ 3 ต่อ 1 แสดงให้เห็นว่า ความต้านทานด้วงถั่วเหลืองในถั่ว มอธ TN67 ถูกควบคุมด้วยยีนเด่น 1 ตำแหน่งอัตราพันธุกรรมของลักษณะ PDSและ AUDPC มีค่ามากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ ชี้ให้เห็นว่า ความต้านทานต่อด้วงถั่วเหลืองถูกควบคุมด้วยพันธุกรรมเป็นส่วนใหญ่การ วิเคราะห์สหสัมพันธ์ระหว่าง PDS กับขนาดเมล็ด (น้ำหนัก 100 เมล็ด) และ AUDPC กับขนาดเมล็ด พบว่า ไม่มีความสัมพันธ์กันหรือมีแต่ต่ำมาก (r < 0.30) ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการวิเคราะห์ QTL ที่ควบคุม ความต้านทานต่อด้วงถั่วด้วยวิธี Inclusive composite interval mapping พบว่า PDS และAUDPC ต่างก็ถูก ควบคุมด้วย QTL จำนวน 1 ตำแหน่ง โดยมตำแหน่งเดียวกัน ตั้งชื่อ QTL นี้ว่า qVacBr2.1 และ qAUDPC2.1 ตามลำดับโดยวางตัวอยู่บนกลุ่มลิงค์เกจที่ 2 ระหว่างเครื่องหมาย CEDG261 และDMBSSR160 โดย qVacBr2.1 และ qAUDPC2.1อธิบายความแปรปรวนได้ระหว่าง 73 - 93 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังทำการวิเคราะห์ QTL ของขนาดเมล็ด ด้วย เพื่อหาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างความ ต้านทานด้วงถั่วเหลือง พบว่า ตำแหน่ง QTL ของความต้านทานด้วงไม่ตรงกับ ตำแหน่ง QTL ขนาดเมล็ด แสดงให้เห็นว่าขนาดเมล็ดไม่มีความสัมพันธ์กับความต้านทานต่อด้วงถั่วเหลืองในถั่วมอธ TN67 เครื่องหมาย CEDG261และ DMB-SSR160 อาจสามารถนำไปใช้ช่วยคัดเลือกด้วยวิธี marker-assistedselection เพื่อพัฒนาพันธุ์ถั่วมอธต้านทานต่อด้วงถั่วเหลืองได้ในอนาคต
Azuki bean weevil (Callosobruchus chinensis L.) is one of the most serious stored insect pests of crops of the genus Vigna. It can cause total destruction of a seed lot within a period of 3 - 4 months. The objectives of this study were to determine mode of inheritance of seed resistance to azuki bean weevil in moth bean (Vigna aconitifolia (Jacq.) Maré chal) and to identify quantitative trait locus (QTL) controlling the resistance. An F2 and F2:3 population derived from a cross between cultivated moth bean accession ICPMO056 (susceptible) and wild moth bean accession TN67 (resistant) were used in this study. Seeds produced from each F2 and F2:3 plants were evaluated for resistance to azuki bean weevils in whcih percentage of damaged seeds (PDS) and area under the disease progress curve (AUDPC) were calculated. Segregation analysis of PDS and AUDPC in the F2 and F2:3 populations by chi-square test revealed that the segregation of both PDS and AUDPC fitted 3 (resistant): 1 (susceptible) ratio, suugestting that the resistance to azuki bean weevil in TN67 is controlled by a single dominant gene. Broad-sense heritability calculated for PDS and AUDPC were higher than 80%, indicting that the resistance is mainly controlled by genetic factor(s). There was no or low correlation (r < 0.30) between PDS and seed size (100-seed weight), and AUDPC and seed size. QTL analysis by inclusive composite interval mapping for PDS and AUDPC revealed that each trait was controlled by a single major QTL. The QTL for each triat was named as qVacBr2.1 and qAUDPC2.1, respectively. These QTLs was mapped to the same location, being between markers CEDG261 and DMB-SSR160 on linkage group 2. The qVacBr2.1 and qAUDPC2.1 accounted for 73 - 93 % of the trait variation. QTL analysis was also conducted for seed size to determine association between bruchid resistance and seed size. The result showed that location of qVacBr2.1 and/or qAUDPC2.1 did not coincide with the QTL locations of seed size. This result indicated that seed size is not involved in the resistance in TN67. Markers CEDG261 and DMB-SSR160 may be useful for marker-assisted selection for developing bruchid-resistant moth bean cultivar(s) in the futur