Association mapping of stem rust resistance in durum wheat at the seedling and adult plant stages

In wheat, stem rust is known to rapidly evolve new virulence to resistance genes. While more than 50 stem rust resistance (Sr) loci have been identified in wheat, only a few remain effective, particularly against the highly virulent race Ug99 (TTKSK race) and a mixture of durum-specific races. An association mapping (AM) study based on 183 durum wheat accessions was utilized to identify resistance loci for stem rust response in Ethiopia over four seasons and artificial inoculation with Ug99 (TTKSK race) and a mixture of durum-specific races under field conditions as well as in greenhouse test at seedling stage under controlled conditions for resistance to four highly virulent stem rust races: TRTTF, TTTTF, (TTKSK (Ug99) and JRCQC. The panel was profiled with 1,253 SSR and DArT markers. Twelve QTL-tagging markers were significant (P < 0.05) across three to four seasons. The role of Sr13, Sr9, Sr14, Sr17, and Sr28 was confirmed. Thirteen significant markers were in regions with no Sr genes/QTLs. The results under controlled conditions showed that 15, 20, 19 and 19 chromosome regions harbored markers that showed significant effects for races TRTTF, TTTTF, TTKSK and JRCQC, respectively. These genomic regions showed marker R2 values ranging from 1.13 to 8.34, 1.92 to 17.64, 1.75 to 23.12 and 1.51 to 15.33% for races TRTTF, TTTTF, TTKSK and JRCQC, respectively. The study demonstrates that stem rust resistance in durum wheat is governed in part by shared loci and in part by race-specific ones. The QTLs identified in this study through AM will be useful in the marker-assisted development of durum wheat cultivars with durable stem rust resistance.

Ricerca e applicazione di metodologie ecotossicologiche nel monitoraggio di ambienti marino-costieri: Sviluppo di nuovi bioassay e biomarker

Obiettivo del lavoro è stato lo sviluppo e la validazione di nuovi bioassay e biomarker quali strumenti da utilizzare in un approccio ecotossicologico integrato per il biomonitoraggio di ambienti marino-costieri interessati da impatto antropico negli organismi che vivono in tali ambienti. L’ambiente reale impiegato per l’applicazione in campo è la Rada di Augusta (Siracusa, Italia). Una batteria di bioassay in vivo e in vitro è stata indagata quale strumento di screening per la misura della tossicità dei sedimenti. La batteria selezionata ha dimostrato di possedere i requisiti necessari ad un applicazione di routine nel monitoraggio di ambienti marino costieri. L’approccio multimarker basato sull’impiego dell’organismo bioindicatore Mytilus galloprovincialis in esperimenti di traslocazione ha consentito di valutare il potenziale applicativo di nuovi biomarker citologici e molecolari di stress chimico parallelamente a biomarker standardizzati di danno genotossico ed esposizione a metalli pesanti. I mitili sono stati traslocati per 45 giorni nei siti di Brucoli (SR) e Rada di Augusta, rispettivamente sito di controllo e sito impattato. I risultati ottenuti supportano l’applicabilità delle alterazioni morfometriche dei granulociti quale biomarker di effetto, direttamente correlato allo stato di salute degli organismi che vivono in un dato ambiente. Il significativo incremento dell’area dei lisosomi osservato contestualmente potrebbe riflettere un incremento dei processi degradativi e dei processi autofagici. I dati sulla sensibilità in campo suggeriscono una valida applicazione della misura dell’attività di anidrasi carbonica in ghiandola digestiva come biomarker di stress in ambiente marino costiero. L’utilizzo delle due metodologie d’indagine (bioassay e biomarker) in un approccio ecotossicologico integrato al biomonitoraggio di ambienti marino-costieri offre uno strumento sensibile e specifico per la valutazione dell’esposizione ad inquinanti e del danno potenziale esercitato dagli inquinanti sugli organismi che vivono in un dato ambiente, permettendo interventi a breve termine e la messa a punto di adeguati programmi di gestione sostenibile dell’ambiente.