The Use of Algorithms and Molecular Markers to Identify Sources of Scald Resistance (Rhynchosporium commune) in Different Subsets of Hordeum Genetic Resources

Abstract

L'orge (Hordeum vulgare L.) est l'une des premières cultures domestiquées, reconnue pour son adaptation aux environnements difficiles et ses multiples usages, la production et la qualité de l'orge sont affectées par plusieurs phytopathogènes, y compris Rhynchosporium commune. Cette recherche visait à identifier des sources de résistance au scald dans divers sous-ensembles de ressources génétiques et de marqueurs moléculaires associés en utilisant des études d'association pangénomiques. Les sous-ensembles GCP, FIGS et une collection de l’orge sauvage reçus de la banque de gènes et un panel construit par les sélectionneurs (AM17). L’évaluation de la résistance a été réalisée au stade plantule (SRT) dans des conditions contrôlées et au stade plante adulte (APR) à Marchouch, Rommani et Guich au Maroc et à Holetta en Éthiopie. Tous les sous-ensembles ont révélé des sources de résistance à la rhynchosporiose aux stades SRT et APR, mais avec des pourcentages différents entre les isolats et entre les sites. FIGS a montré des pourcentages relativement plus élevés d'accessions résistantes par rapport à GCP, démontrant l'efficacité de l'approche FIGS. Quatre modèles d'apprentissage automatique ont été ajustés sur des ensembles d'entraînement pour prédire les réactions au scald sur les ensembles de test basés sur diverses métriques. Tous les modèles ont efficacement identifié les accessions résistantes avec des spécificités supérieures à 0.88 mais ont montré des performances différentes. Les études d'association pangénomiques (GWAS) réalisées en utilisant la puce SNP Illumina iSelect 50K ont permis d'identifier des régions génomiques associées à la résistance au scald. Pour le panel AM17 caractérisé avec 36 793 SNPs polymorphes, 102 MTA (15 QTL) au stade SRT et 25 MTA (12 QTL) au stade APR sont associés à la résistance à la maladie et sont prédominant dans les chromosomes 3H et 7H, avec 9 QTLs considérés nouveaux. Pour H. spontaneum, les 26253 marqueurs SNP identifiés ont permis de subdiviser les accessions en trois sous-populations basées sur l’origine géographique, avec la sous-population d'Asie de l'Ouest ayant le nombre le plus élevé d'allèles privés et de richesse allélique. GWAS a permis d'identifier 24 MTA au stade SRT et 31 MTA au stade APR qui sont reparties principalement sur les chromosomes 2H, 3H et 7H, avec 27 MTA considérés nouveaux. Les séquences des marqueurs SNP significatifs aux deux stades se trouvent dans des régions génomiques enrichies en protéines fonctionnelles impliquées dans divers processus cellulaires, y compris la résistance aux maladies.