Histological, ultrastructural, elemental and molecular genetic characterization of "Stabilstroh", a complex trait of rye (Secale cereale L.) determining lodging resistance

Abstract

Die Roggen Elternlinien ("Stabilstroh" und Wildtyp) und die F2-Population wurden unter Verwendung anatomischer, ultrastruktureller, elementarer und biochemischer Merkmale phänotypisiert, um die genetische Grundlage für die Lagerresistenz in "Stabilstroh" zu ermitteln. Anschließend wurden die Linien mit SSR- und DArTseq-Markern genotypisiert. Die genetische Karte von 7 Chromosomen wurde basierend auf 1042 Markern konstruiert. Diese Karte wurde für die QTL-Kartierung der analysierten Merkmale verwendet, die es ermöglichte, 15 bestimmte Regionen zu finden, die mit Pflanzenhöhe, Länge des zweiten basalen Internodiums, Anzahl der Bestockungen, Trockengewicht der Halme, Anzahl von Stengel-Invaginationen, Dicke von assoziiert waren Halmwand und Sklerchymschicht, Anzahl der inneren Gefäßbündel, Durchmesser der epidermalen und sklerchymalen Zelle und Dicke der sklerchymalen und epidermalen Zellwand. Zusätzlich wurden 7 QTL für den Gehalt an Molybdän, Nickel, Kupfer, Schwefel und Zink bestimmt.

The parental lines (‘Stabilstroh’ and wildtype) and segregating F2 population, were phenotyped using anatomical, ultrastructural, elemental, and biochemical traits to detect QTL underlying these characters and to elucidate the genetic basis of the lodging resistance in ‘Stabilstroh’. Subsequently, parental lines and F2 population were genotyped with SSR and DArTseq markers. The genetic map of 7 chromosomes was constructed based on 1042 markers. The obtained linkage map was used for QTL mapping of the analysed traits, which allowed to find 15 determined regions associated with: plant height, length of the second basal internode, number of tillers, dry weight of culms, number of epidermal invaginations, thickness of culm wall and sclerenchymal layer, number of inner vascular bundles, diameter of the epidermal and sclerenchymal cell, and thickness of sclerenchymal and epidermal cell wall. Moreover, 7 QTL were determined for the content of molybdenum, nickel, copper, sulphur, and zinc.