Genetic analyses of adaptation of barley to low and high input environments

Abstract

Barley (Hordeum vulgare L.) recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross Prisma x Apex were grown in high input (90 kg ha-1 nitrogen + pesticide), intermediate input (0 kg ha-1 applied nitrogen + pesticide) and low input (0 kg ha-1 applied nitrogen + no pesticide) environments to assess the expression of quantitative trait loci (QTLs) of important agronomic traits under different production conditions. QTLs for days to 50% flowering, days to 95% maturity, plant height, number of kernels per ear, number of ears per square metre, weight of a thousand kernels, grain yield and lodging score were mapped on an AFLP linkage. Change of inputs affected the correlations between traits but this was trait dependent. The RILs exhibited genotype x environment interaction and some traits were also found showing QTL x environment interaction and this included QTLs with major effects on yield and other related agronomic traits. Chromosomes 1, 3 and 4 were found harbouring QTLs affecting many agronomic traits. The QTL on chromosome 3 (region of the denso mutant allele) showed adaptation to high and intermediate environments and the QTL on chromosome 1 showed adaptation to the intermediate and low input environments. The QTL on chromosome 4 showed adaptation to all the three environments.
Key Words: Hordeum vulgare, QTL x environment interaction, quntitative trait loci (QTL), recombinant inbred lines
RÉSUMÉ
Des lignées de familles recombinées (RILs) d'orge (Horeum vulgare L.) issues d'un croisement Prisma x Apex ont été cultivées dans des environnements avec des intrants élevés (90 ka ha –1 d'azote + pesticide), des intrants intermediares (0kg ha –1 d'azotye + pesticide) et avec intrants faibles (0kg d'Azote + pas de pesticide) pour évaluer l'expression des traits quantitatifs des locus (QTLs) des caractères agranomiques importants sous differentes conditions de productions. QTLs pour les jours de 50 % de floraison, jours de 95 % de maturité, hauteur de la plante, nombre de nayaux par épi, nombre d'épi par mètre carré, poids de mille nayaux, le rendement en grains, et le côte de verse ont été dessinés sur une carte à l'aide d'une liaison de AFPL. Le changement d'apport d'intrants a affecté la correlation entre les traits mais ceci pour un trait dependant des autres. RILs ont montré une interaction entre génotype et environnement et quelques traits ont été trouvés ayant une interaction entre l'environnement et les QTLs et comnprenaient des QTLs à effets majeurs sur le rendement et autres traits agronomiques associés. Les chromosomes 1, 3 et 4 ont été trouvés héberger les QTLs affectant beacoup les traits agronomiques. Les QTLs sur le chromosome 3 (région de dense mutation d'allèles) ont montré une adaptation aux environnements à intrants élevés et intermediaires alors que les QTLs sur le chromosome 1 ont montré une adaptation aux environnements avec intrants intermediares et à faibles intrants. Les QTLs du chromosome 4 ont une adaptation pour tous les environnements.
Mots Clés: Hordeum vulgare, interaction entre QTLs et environnement, les traits quantitatifs des locus (QTLs), des familles recombinées


(African Crop Science Journal 8(3) 2000: 223-233)