Identification and inheritance of the first gene (Rdc1) of resistance to soybean stem canker (Diaporthe phaseolorum var. caulivora)

Abstract

Soybean stem canker (SSC) is caused by two varieties of the fungus Diaporthe phaseolorum: var. meridionalis (Dpm) and var. caulivora (Dpc). The objective was to identify and characterize the mode of inheritance of Rdc genes through a classical Mendelian analysis. Resistant (R) and susceptible (S) genotypes were used to make 288 RxS and 132 RxR crosses, including their reciprocals. Segregating F2 generations were obtained by self-fertilization of the respective F1. The incorporation of codominant molecular markers (Single Nucleotide Polymorphism, SNP) allowed the molecular validation of 48.75% of F1 heterozygous individuals. Parents (R and S), F1 individuals, and F2:3 families (Progeny Test, PT) from COD 1–258-2 population were inoculated with an isolate of Dpc (Dpc16), previously identified morphologically and molecularly. The assay showed 21 F2:3 families categorized as R, 42 segregated R and S, and 11 as S. Particularly, this F3 population showed 466 individuals R and 274 S. The chi-square goodness of fit test verified that phenotypic segregation for individual plants in F3 adjusted to a 5:3 ratio (R:S) and the PT results corresponded to the genotypic ratios (1RR: 2Rr: 1rr) of F2 individuals. Results allowed the identification of a major resistance gene of simple Mendelian inheritance to SSC that was named Rdc1. Also, independent segregation 9:3:3:1 was verified between this Rdc1 gene and the gene that regulates flower colour, a typical phenotypic marker in soybean. Based on literature review, this is the first report on resistance genes (Rdc) identified for SSC caused by Dpc.O cancro da haste da soja (CHS) é causado por duas variedades do fungo Diaporthe phaseolorum: var. meridionalis (Dpm) e var. caulivora (Dpc). O objetivo foi identificar e caracterizar o modo de herança dos genes Rdc por meio de uma análise Mendeliana clássica. Genótipos resistentes (R) e suscetíveis (S) foram usados para fazer 288 cruzamentos RxS e 132 RxR, incluindo seus recíprocos. As gerações F2 segregadas foram obtidas por autofecundação do respectivo F1 . A incorporação de marcadores moleculares codominantes (Single Nucleotide Polymorphism, SNP) permitiu a validação molecular de 48,75% dos indivíduos heterozigotos F1 . Pais (R e S), indivíduos F1 e famílias F2:3 (Teste de Progênie, TP) da população COD 1-258-2 foram inoculados com um isolado de Dpc (Dpc16), previamente identificado morfologicamente e molecularmente. O ensaio mostrou 21 famílias F2:3 categorizadas como R, 42 segregadas R e S e 11 como S. Particularmente, esta população F3 mostrou 466 indivíduos R e 274 S. O teste de qualidade de ajuste do qui-quadrado verificou que a segregação fenotípica para o indivíduo plantas em F3 ajustadas a uma proporção de 5:3 (R:S) e os resultados de TP corresponderam às razões genotípicas (1RR: 2Rr: 1rr) de indivíduos F2. Os resultados permitiram a identificação de um importante gene de resistência de herança simples de Mendel ao CHS, denominado Rdc1. Além disso, foi verificada segregação 9:3:3:1 independente entre este gene Rdc1 e o gene que regula a cor das flores, um marcador fenotípico típico da soja. Com base na revisão da literatura, este é o primeiro relato sobre genes de resistência (Rdc) identificados para CHS causada por Dpc.