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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2019.tde-01042019-124901
Document
Author
Full name
Miriam Suzane Vidotti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2018
Supervisor
Committee
Fritsche Neto, Roberto (President)
Mendes, Rodrigo
Verdi, Maria Carolina Quecine
Zucchi, Maria Imaculada
Title in English
Maize responsiveness to Azospirillum brasilense: insights into genetic control and genomic prediction
Keywords in English
Zea mays
Association mapping
Diallel analysis
Genomic prediction
Nitrogen stress
Plant Growth-Promoting Bacteria (PGPB)
Abstract in English
The inoculation with Azospirillum brasilense is one of the main strategies to supplement the inorganic inputs of nitrogen (N) and to increase the root development in maize. However, the beneficial inoculation effects are not always reached, which, in part, is due to genotypic variation in the plant host, resulting in different degrees of outcome. In this context, we aimed to study the genetic control and genomic prediction of maize traits related to the responsiveness to A. brasilense inoculation. For this, 118 maize hybrids were conducted under N stress and N stress plus A. brasilense treatments in controlled conditions over 2016 and 2017 seasons. We evaluated root and shoot traits and performed diallel analyses, association mapping, and genomic prediction methods considering 59,215 Single-Nucleotide Polymorphism (SNP) markers. Our results revealed a quantitative inheritance of the partnership-related maize traits, with both additive and non-additive genetic effects involved in the genetic control. Furthermore, several candidate genes were identified for the maize-A. brasilense association, especially with heterozygous (dis)advantage effects. In general, the prediction accuracies were higher mostly for the inoculated treatment compared to the non-inoculated. Finally, our findings enable a deeper understanding towards the genetic basis of the maize responsiveness to A. brasilense and may support plant breeders to establish selection strategies aiming the development of superior genotypes for this association.
Title in Portuguese
Responsividade do milho para Azospirillum brasilense: conhecimentos sobre controle genético e predição genômica
Keywords in Portuguese
Zea mays
Análise dialélica
Bactérias promotoras de crescimento de plantas
Estresse de nitrogênio
Mapeamento associativo
Predição genômica
Abstract in Portuguese
A inoculação com Azospirillum brasilense é uma das principais estratégias para suplementar os insumos inorgânicos de nitrogênio (N) e aumentar o desenvolvimento radicular do milho. No entanto, os efeitos benéficos da inoculação nem sempre são alcançados, o que, em parte, é devido à variação genotípica da planta hospedeira, que ocasiona diferentes graus de resultados. Neste contexto, nosso objetivo foi estudar o controle genético e a predição genômica de caracteres de milho relacionados à responsividade para a inoculação com A brasilense. Para isso, 118 híbridos de milho foram conduzidos sob estresse de N e estresse de N mais A brasilense em condições controladas nos anos de 2016 e 2017. Nós avaliamos características de raiz e parte aérea e realizamos análises dialélicas, mapeamento associativo e métodos de predição genômica considerando 59.215 marcadores Single-Nucleotide Polymorphism (SNP). Nossos resultados revelaram uma herança quantitativa das características do milho relacionadas à essa parceria, com efeitos genéticos aditivos e não-aditivos envolvidos no controle genético. Além disso, vários genes candidatos foram encontrados para a associação milho-A brasilense, especialmente com efeitos de (des)vantagens de heterozigotos. Em geral, as acurácias de predição foram mais maiores principalmente para o tratamento inoculado em comparação ao não inoculado. Finalmente, nossos resultados possibilitam uma compreensão mais aprofundada das bases genéticas da responsividade do milho à A. brasilense e podem auxiliar os melhoristas de plantas a estabelecerem estratégias de seleção visando o desenvolvimento de genótipos superiores para essa associação.
 
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Publishing Date
2019-04-04
 
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