Fine mapping of a major QTL qPA7-1 for low hydrocyanic acid content in sorghum--sudangrass hybrid

The purpose of this study was to study the genetic mechanism of low hydrocyanic acid (HCN) content. The segregation of HCN content trait in fresh stems and leaves was determined in the sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench)--sudangrass (Sorghum sudanense (Piper) Stapf) hybrid [F.sub.2] population (N = 1200), also used to detect a quantitative trait locus (QTL) for HCN content. Our hypothesis was that the additive effect of QTL was negative, showing that QTL was associated with low HCN. In the present research, a total of 11 simple sequence repeats (SSR) polymorphic primers were screened, and four SSR markers associated with low HCN content were developed based on the bulked segregant analysis method. A high-resolution genetic linkage group of the previously known qPA7-1 locus of the low HCN trait was constructed by analyzing different populations, families, and recombinants. Then, the QTL qPA7-1 of sorghum--sudangrass hybrid was fine-mapped to a 203.6 kb region between markers SORBI4G4-120 and SORBI4G4-680, and seven candidate genes for low HCN were predicted in this region based on sequence comparison with the sorghum reference genome. According to gene annotation, the candidate genes related to low HCN content may be different from those involved in the known regulation mode of sorghum dhurrin biosynthesis and metabolism. Key words: sorghum--sudangrass hybrid, low hydrocyanic acid, QTL qPA7-1, fine mapping, candidate genes Le but de cette etude etait d'examiner le determinisme genetique de la faible teneur en cyanure d'hydrogene (HCN). La segregation pour la teneur en HCN chez les tiges et feuilles fraiches a ete determinee au sein d'une population [F.sub.2] ( N = 1200) issue d'un croisement interspecifique sorgho ( Sorghum bicolor (L.) Moench)--sorgho du Soudan ( Sorghum sudanense (Piper) Stapf) ; ces memes donnees ont aussi ete employees pour detecter un QTL pour ce caractere. L'hypothese des auteurs etait que l'efet additif du QTL etait negatif, montrant que le QTL etait associe a une faible teneur en HCN. Dans le present travail, 11 marqueurs microsatellites (SSR) ont ete examines et quatre marqueurs SSR se sont reveles associes a la faible teneur en HCN par le biais d'une analyse BSA (<< bulked segregant analysis >>). Une carte genetique a haute resolution de la region qPA1-7 , deja connue comme etant associee a une faible teneur en HCN, a ete produite en analysant diferentes populations, familles et recombinants. Ensuite, le QTL qPA1-7 au sein de cet hybride sorgho--sorgho du Soudan a ete cartographie finement et logeait au sein d'un intervalle de 203,6 kb entre les marqueurs SORBI4G4-120 et SORBI4G4-680. Au sein de cette region, sept genes candidats pour la faible teneur en HCN ont ete predits sur la base de la comparaison de sequences avec le genome de reference du sorgho. Selon l'annotation de ces genes, il semblerait que les genes candidats impliques dans cette faible teneur en HCN seraient diferents de ceux impliques dans le mode connu de regulation de la synthese et du metabolisme de la dhurrine chez le sorgho. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : hybride sorgho--sorgho du Soudan, faible teneur en cyanure d'hydrogene, QTL qPA7-1, cartographie fine, genes candidats
Introduction Sorghum--sudangrass hybrid is an annual grass of the genus Sorghum in the Poaceae family, which is derived from the cross between sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench, 2n = 2x [...]