Genome-wide association study of resistance to bacterial-pustule in soybean

A pústula-bacteriana em soja é causada pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. glycines. Esta doença teve aumento expressivo em sua agressividade nos cultivares de soja nas últimas safras. O principal método de controle da pústula-bacteriana é o uso de cultivares resistentes. A identificação de fontes de resistência à pústula-bacteriana é um desafio para os melhoristas, uma vez que existem várias estirpes da fitobactéria e interação genótipos x estirpes para a resistência ao patógeno. O que pode ser resolvido com o auxílio de marcadores moleculares SNPs via análise de associação genômica ampla. Diante disso, objetivou-se caracterizar fenotipicamente 118 genótipos de soja quanto à resistência a X. axonopodis pv. glycines; identificar marcadores moleculares do tipo SNPs ligados a genes responsáveis pela resistência à pústula-bacteriana e identificar cultivares de soja portadores de alelos de resistência à pústula bacteriana. Foram inoculados 118 genótipos de soja com os isolados XAG2440 p e XAG2447. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizados, com sete repetições. A parcela experimental foi um pote plástico de 200 ml de volume com uma planta. A severidade da doença foi avaliada 15 dias após a inoculação com uma escala de notas de severidade de pústula bacteriana de 1 a 5, em que 1= a ausência de pústulas e 5= maior severidade de pústula bacteriana. O agrupamento das médias de severidade da doença dos genótipos pelo teste de Skott-Knott permitiu a formação de cinco grupos de genótipos quando se usou a estirpe XAG2440 p e três grupos com a estirpe XAG2447.O genótipo CD244RR foi resistente a ambas as estirpes. Já o genótipo TMG 7161RR foi o primeiro a apresentar sintomas de pústula bacteriana, mostrando-se altamente suscetível à ação de ambas as estirpes. Foram identificados onze potenciais marcadores SNPs em cinco cromossomos associados com a resistência à pústula-bacteriana causada pela estirpe XAG2440 p . O marcador Gm03_46214163_C_T é o mais fortemente associado com a resistência à pústula-bacteriana causada pela estirpe XAG2440 p e está localizado no cromossomo 3. Para a estirpe XAG2447 foram identificados cinco potenciais marcadores SNPs em três cromossomos. O marcador Gm17_7280661_C_T localizado no cromossomo 17 é o marcador mais fortemente associado à resistência à pústula- bacteriana causada pela estirpe XAG2447. Com base nos marcadores recomendamos fvcruzamentos envolvendo as cultivares CD244RR, CD243RR, CD5969, FUNDACEP55RR e FUNDACEP58RR para obter genótipos portadores de todos os alelos de resistência à estirpe XAG2440 p . Esses marcadores, depois de validados, poderão ser utilizados para seleção assistida por marcadores, de forma a aumentar a frequência de alelos de resistência à ação das estirpes XAG2440 p e XAG2447.Bacterial pustule in soybean is caused by the bacterium Xanthomonas axonopodis pv. glycines. This disease had an expressive increase in its aggressiveness in soybean cultivars in the last harvests. The main method control of bacterial pustule is the use of resistant cultivars. The identification of sources of resistance to bacterial pustule is a challenge for breeders as there are several strains of this phytobacteria and interaction genotypes x strains for resistance to the pathogen. What can be solved with the identification of molecular markers SNPs with Genome-wide association studies. On this, the objective of this study was to characterize phenotypically 118 soybean genotypes for resistance to X. axonopodis pv. glycines; to identify molecular markers of the SNPs type linked to genes responsible for resistance to bacterial pustule and to identify soybean cultivars carrying resistance alleles to bacterial pustule. 118 soybean genotypes were inoculated with the isolates XAG2440p and XAG2447. The experimental design was the completely randomized with seven replications. The experimental plot was a plastic pot of 200 ml volume with a plant per pot. After 15 days of inoculation plants were examined for lesions characteristic of bacterial pustule with a scale of bacterial pustule severity scores from 1 to 5, where 1 = absence of pustules and 5 = greater severity of bacterial pustule. The clustering of disease severity averages of the genotypes by the Skott-Knott test allowed the formation of five genotype groups when using the strain XAG2440p and three groups with the strain XAG2447. The genotype CD244RR was resistant to both strains. The genotype TMG 7161RR was the first to present symptoms of bacterial pustule, being highly susceptible to the action of both strains. Eleven potential SNPs markers were identified on five chromosomes associated with resistance to bacterial pustule caused by strain XAG2440p. The marker Gm03_46214163_C_T is most strongly associated with resistance to bacterial pustule caused by strain XAG2440p and is located on chromosome 3. For the strain XAG2447 were identified five potential SNPs markers on three chromosomes. The marker Gm17_7280661_C_T located on chromosome 17 is the marker most strongly associated with resistance to bacterial pustule caused by strain XAG2447. Based on the markers we recommend crosses involving the cultivars CD244RR, CD243RR, CD5969, FUNDACEP55RR and FUNDACEP58RR to obtain genotypes carrying all the strain resistance alleles XAG2440p. These markers, once validated, may be used for marker- assisted selection in order to increase the frequency of resistance alleles to strains XAG2440p and XAG2447.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic