Identification of novel candidate of brown planthopper resistance gene Bph44 in rice (Oryza sativa L.)

Abstract

The brown planthopper (BPH, Nilaparvata lugens Stål) is still considered a major threat to rice farmers. Exploring novel resistance genes that relate to the BPH population in the targeted rice-growing area might be a suitable solution. We identified and mapped the gene locus using 175 lines of F2:3 populations derived from Balamawee × PD601. Genomic analysis was then used to identify the candidate gene governing the resistance toward BPH. We discovered a novel genetic locus for BPH resistance in the long arm of chromosome 4 linked to markers Q31 and RM17007 at 4.76 and 5.42 cM, respectively, with total phenotypic variation reaching 52.21% at LOD 29.68. The tolerance mechanism influences the nature of this resistance, as shown by the Functional Plant Loss Index. The resistance level, mechanism of resistance, and physical mapping reveal that the resistance genes in this study differ from the previous study, therefore, we propose this novel gene as Bph44.

Résumé

La cicadelle brune du riz (BPH pour « brown planthopper », Nilaparvata lugens Stål) constitue une menace sérieuse pour les producteurs rizicoles. La prospection pour de nouveaux gènes de résistance conférant une protection contre des populations de BPH qui sont présentes dans les régions productrices s’avère une piste de solution possible. Les auteurs ont identifié et cartographié un tel locus génique au sein d’une population de 175 lignées F2:3 dérivées du croisement Balamawee × PD601. L’analyse génomique a ensuite été employée pour identifier un gène candidat responsable de la résistance au BPH. Les auteurs ont identifié un nouveau locus génétique pour la résistance au BPH sur le bras long du chromosome 4, à 4,76 et 5,42 cM, respectivement, des marqueurs Q31 et RM17007. Ce locus a été détecté avec un score LOD de 29,68 et il expliquait jusqu’à 52,21 % de la variance phénotypique. Le mécanisme de tolérance influence la nature de la résistance, tel qu’illustré par l’indice fonctionnelle de pertes végétales (FPLI pour « Functional Plant Loss Index »). Le niveau de résistance, le mécanisme de résistance et la cartographie physique ont révélé que les gènes de résistance dans ce travail diffèrent des gènes rapportés précédemment. Conséquemment, les auteurs proposent de désigner ce gène nouveau sous le nom de Bph44. [Traduit par la Rédaction]

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