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African Crop Science Journal
African Crop Science Society
ISSN: 1021-9730
EISSN: 2072-6589
Vol. 27, No. 4, 2019, pp. 585-612
Bioline Code: cs19040
Full paper language: English
Document type: Research Article
Document available free of charge

African Crop Science Journal, Vol. 27, No. 4, 2019, pp. 585-612

 en Validation of effectiveness marker-assisted gamete selection for multiple disease resistance in common bean
Mondo, M.J.; Kimani, P.M. & Narla, R.D.

Abstract

Plant breeding is the most cost-effective, practical and environmentally friendly strategy for reducing losses associated with bean diseases, especially in low-input agricultural systems because no additional investment is required from farmers. However, incorporating resistance to one pathogen may not result in a significant change because several diseases co-infection beans at the farm level. Consequently, breeding varieties with multiple disease resistance is a more appropriate, reliable and sustainable approach. In such context, gamete selection is the more appropriate breeding method because it allows simultaneous selection for multiple traits; though as originally proposed and validated, it is largely based on phenotypic evaluation for agronomic traits, which leads to delay in variety development and strong dependence on erratic weather conditions. The objective of this study was to validate 26 F1.8 elite bean lines selected for resistance to angular leaf spot (ALS), anthracnose, root rots, common bacterial blight (CBB) and bean common mosaic virus (BCMV), from inter-racial and inter-gene pool populations developed using molecular markers on the gamete selection method in early generations. Pathogens were isolated from diseased plants collected from various locations in central Kenya, multiplied on appropriate media and used to inoculate the test lines in a greenhouse at Kabete Field Station, University of Nairobi. Data on disease incidence and severity were collected at 14, 21, 28th days after inoculation, using the 1-9 CIAT scale; except for the root rot experiments for which data were recorded once at 21st day after seedling emergence. Results showed that five of the 26 elite lines possessed multiple resistance to five pathogens, eight to four pathogens, nine to three pathogens, three to two pathogens and one was resistant to one pathogen. This implied that markers, used in early generations, were effective in the identification and transfer of resistance genes to susceptible commercial varieties. However, there were no significant correlations in the reaction of tested genotypes to pathogens in this study, except between BCMV and ALS (r=0.3942*). This suggests that resistance genes are in different chromosomes and are assorted independently. The presence of genotypes with multiple disease resistance among test elite lines, confirms the effectiveness of inter-racial crosses and marker-assisted gamete selection to concurrently improve the resistance to common bean major diseases in Eastern Africa.

Keywords
Inter-racial elite lines; Kenya; Phaseolus vulgaris

 
 fr
Mondo, M.J.; Kimani, P.M. & Narla, R.D.

Résumé

L’amélioration génétique des plantes est la stratégie la moins coûteuse, la plus pratique et la plus respectueuse de l’environnement dans la réduction des pertes associées aux maladies du haricot, en particulier dans les systèmes agricoles à faible usage d’intrants. Ceci car aucun investissement supplémentaire n’est requis de la part des agriculteurs. Cependant, l’incorporation de la résistance à un agent pathogène ne pourrait entraîner de changement significatif, car plusieurs maladies attaquent simultanément le haricot. Par conséquent, le développement de variétés présentant une résistance multiple aux maladies constitue une approche plus appropriée, fiable et durable. Dans ce contexte, la sélection des gamètes est la méthode d’amélioration génétique la plus appropriée car elle permet la sélection simultanée de plusieurs caractères ; bien que, telle que proposée et validée à l’origine, elle repose en grande partie sur une évaluation phénotypique des caractères agronomiques. Ceci retarde ainsi le développement de la variété et entraîne une forte dépendance à des conditions météorologiques, souvent irrégulières. L’objectif de cette étude était de valider la huitième génération (F1.8) de 26 lignées élites de haricot sélectionnées pour leur résistance à la maladie des taches angulaires, à l’anthracnose, à la fonte des semis, à la bactériose commune du haricot et à la mosaïque commune du haricot. Ces lignées viennent des populations interraciales et inter-géniques de haricot, développées en utilisant des marqueurs moléculaires sur la méthode de sélection des gamètes dans leurs premières générations. Des agents phytopathogènes ont été isolés à partir de plantes malades recueillies à divers endroits dans la partie centrale du Kenya, multipliés sur des milieux de culture appropriés et utilisés par la suite pour inoculer les lignées testées sous une serre, dans le champ expérimental de l’Université de Nairobi situé à Kabete. Les données sur l’incidence et la sévérité des maladies ont été enregistrées aux 14, 21 et 28ème jours après l’inoculation, à l’aide de l’échelle de CIAT allant de 1à 9; à l’exception des expériences sur les fontes de semis pour lesquelles les données étaient enregistrées une seule fois, au 21ème jour après la levée des plantules. Les résultats ont montré que cinq des 26 lignées élites présentaient une résistance multiple à cinq agents pathogènes, huit à quatre agents pathogènes, neuf à trois agents pathogènes, trois à deux agents pathogènes et une était résistante à un agent pathogène. Cela démontrait que les marqueurs moléculaires, utilisés dans les premières générations, étaient efficaces dans l’identification et le transfert de gènes de résistance à des variétés commerciales sensibles. Cependant, il n’y avait pas de corrélations significatives dans la réaction des génotypes aux agents pathogènes, sauf entre la mosaïque commune du haricot et la maladie des taches angulaires (r = 0,3942*). Ceci suggère que les gènes de résistance sont dans différents chromosomes et assortis indépendamment. La présence de génotypes, présentant une résistance multiple aux maladies parmi les lignées élites testées, confirme l’efficacité des croisements interraciaux et de la méthode de sélection de gamètes assistée par marqueurs dans l’amélioration simultanée de la résistance aux principales maladies du haricot commun en Afrique de l’Est.

Mots Clés
Lignées élites interraciales; Kenya; Phaseolus vulgaris

 
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