Deciphering the genetic basis of head rice yield, % chalkiness, grain dimension and different textural attributes to enhance food security along with different consumer preferences [Kumulative Dissertation]

Abstract

Mit Hilfe eines dichten Panels von SNP-Markern aus einer nicht erschlossenen natürlichen Population wurden mehrere QTLs für die Mahl- und Erscheinungsqualität identifiziert und feinkartiert. Populationsgenomik mit einem Multireferenzansatz, der verschiedene Teilpopulationen repräsentiert, half dabei, die Korrelation zwischen Phänotyp und Genotyp mit höherer Sicherheit zu identifizieren. Die Überlagerung signifikanter GWAS-Peaks mit Informationen über kollineare Blöcke zwischen verschiedenen Unterarten offenbarte die strukturellen Variationen innerhalb der für die Kornqualität wichtigen genetischen Regionen. Der unter Kontroll- und Feuchtigkeitsstressbedingungen untersuchte Kornertrag trug zur Identifizierung signifikanter Regionen für einen hohen und stabilen Kornertrag bei, der einen wichtigen Beitrag zur Mahlqualität leistet. Ein neues Kandidatengen, Kreide 5.1, wurde für die prozentuale Mürbigkeit des Korns identifiziert. Die Verwendung des Phänotyps der Kornform von gekochten Körnern half bei der Identifizierung einer neuen Region für die Form gekochter Körner. Darüber hinaus waren alle Texturattribute mit Ausnahme der Klebrigkeit nicht stark mit dem Amylosegehalt korreliert, was zu der Annahme führte, dass andere Texturattribute durch andere unabhängige genetische Regionen als die genetischen Regionen für den Amylosegehalt kontrolliert werden. Abschließend wurden Lücken in früheren Zuchtprogrammen durch Allel-Mining signifikanter Regionen in ausgewählten Zuchtpools identifiziert.

Several QTLs for milling and appearance quality were identified and fine-mapped by using a dense panel of SNP markers from an untapped natural population. Population genomics with a multi-reference approach representing different sub-populations helped to identify the correlation between phenotype and genotype with higher confidence. Overlaying of significant GWAS peaks with collinear blocks information between different sub-species revealed the structural variations within the vital genetic regions for grain quality. Head rice yield studied under control and moisture stress condition helped to identify significant regions for high and stable head rice yield, a major contributor to the milling quality. A novel candidate gene chalk 5.1 was identified for the percent grain chalkiness. Using grain shape phenotype of cooked grains helped to identify a novel region for cooked grain shape. Furthermore, all the textural attributes were not strongly correlated with amylose content except adhesiveness led to the idea that other textural attributes are controlled by independent genetic regions other than the genetic regions for amylose content. Finally, gaps were identified in past breeding programs through allele mining of significant regions in selected breeding pool.