A search for RFLP markers to identify genes for aluminum tolerance in maize

The objective of this study was to identify restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers linked to QTLs that control aluminum (Al) tolerance in maize. The strategy used was bulked segregant analysis (BSA) and the genetic material utilized was an F2 population derived from a cross between the Al-susceptible inbred line L53 and Al-tolerant inbred line L1327. Both lines were developed at the National Maize and Sorghum Research Center - CNPMS/EMBRAPA. The F2 population of 1554 individuals was evaluated in a nutrient solution containing a toxic concentration of Al and relative seminal root length (RSRL) was used as a phenotypic measure of tolerance. The RSRL frequency distribution was continuous, but skewed towards Al-susceptible individuals. Seedlings of the F2 population which scored the highest and the lowest RSRL values were transplanted to the field and subsequently selfed to obtain F3 families. Thirty F3 families (15 Al-susceptible and 15 Al-tolerant) were evaluated in nutrient solution, using an incomplete block design, to identify those with the smallest variances for aluminum tolerance and susceptibility. Six Al-susceptible and five Al-tolerant F3 families were chosen to construct one pool of Al-susceptible individuals, and another of Al-tolerant, herein referred as "bulks", based on average values of RSRL and genetic variance. One hundred and thirteen probes were selected, with an average interval of 30 cM, covering the 10 maize chromosomes. These were tested for their ability to discriminate the parental lines. Fifty-four of these probes were polymorphic, with 46 showing codominance. These probes were hybridized with DNA from the two contrasting bulks. Three RFLPs on chromosome 8 distinguished the bulks on the basis of band intensity. DNA of individuals from the bulks was hybridized with these probes and showed the presence of heterozygous individuals in each bulk. These results suggest that in maize there is a region related to aluminum tolerance on chromosome 8O objetivo deste estudo foi identificar RFLPs (restriction fragment length polymorphisms) ligados a QTLs (locos de caracteres quantitativos) que controlam a tolerância ao Al tóxico em milho utilizando a estratégia de "bulked segregant analysis" (BSA). O material genético utilizado consistiu de uma população F2 proveniente do cruzamento entre a linhagem L53, suscetível ao Al, e a linhagem L1327, tolerante ao Al. Ambas foram desenvolvidas pelo programa de melhoramento do Centro Nacional de Pesquisa em Milho e Sorgo - CNPMS/EMBRAPA. Avaliaram-se 1554 indivíduos F2 em solução nutritiva contendo Al tóxico utilizando o índice comprimento relativo da raiz seminal (RSRL) como medidor fenotípico de tolerância. A distribuição de freqüência dos valores de RSRL foi contínua, unimodal com tendência para suscetibilidade. Plântulas F2 que apresentaram os maiores e menores valores de RSRL foram transplantadas para o campo e autopolinizadas para obtenção de famílias F3. Selecionaram-se 30 famílias F3 (15 suscetíveis e 15 tolerantes), as quais foram avaliadas em solução nutritiva utilizando delineamento em blocos incompletos, com seis testemunhas (L53, L1327, F1, CMS36, BR201 e L726) e uma testemunha comum (L19, suscetível ao Al). Obtiveram-se, com base na média e variância genética apresentadas pelas famílias F3, cinco famílias tolerantes e seis suscetíveis para construção dos "bulks". Para análise de RFLP dos "bulks" utilizaram-se 54 sondas previamente caracterizadas quanto à habilidade em detectar polimorfismo entre as linhagens parentais quando em combinação com as enzimas de restrição EcoRI, BamHI e HindIII. Foram identificadas três sondas localizadas no cromossomo 8, as quais, em combinação com a enzima de restrição EcoRI, foram capazes de distinguir os "bulks" por diferença de intensidade de bandas. A utilização destas combinações sonda e enzima de restrição nos constituintes dos "bulks", individualmente, mostrou a existência de heterozigotos, para as sondas em questão. Os resultados indicam que existe no cromossomo 8 do milho uma região envolvida no controle da tolerância ao Al tóxic