Home About Browse Search
Svenska


Response to wheat dwarf virus in wild and domesticated wheat

genetic resources of evolutionary and environmental origins

Nygren, Jim Nurminen (2016). Response to wheat dwarf virus in wild and domesticated wheat. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2016:57
ISBN 978-91-576-8616-9
eISBN 978-91-576-8617-6
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
2MB

Abstract

Wild and domesticated plants are constantly exposed to a variety of pathogens, which may trigger an arms race in evolution of defense strategies in the plant and development of virulence in the pathogen. The outcome of the interaction depends on the intensity of reciprocal selection between the interacting species, which may vary over space and time, explained as the geographic mosaic theory of coevolution. While wild crop relatives may have evolved resistance or tolerance to many pathogens, the same pathogens cause damage on crops. Studies on coevolving interactions between wild host plants and pathogens can therefore provide important knowledge for identifying genetic resources for crop improvement among wild relatives.

This PhD thesis focuses on an interesting interaction between Wheat dwarf virus (WDV), the leafhopper vector Psammotettix alienus and the wild and domesticated wheats (Triticum spp.). There is no known resistant wheat cultivar and severe incidences of WDV have occurred in Europe, Africa and Asia. The overall aim is to contribute to the development of improved cereal cultivars through the understanding of variation in response to WDV in wild wheat relatives (Aegilops spp., Triticum spp.), and to identify potential genetic resources. Inspired by the geographic mosaic theory of coevolution a diverse set of wild wheat relatives with different geographical, environmental, and genetic origins, directly or indirectly involved in the evolution of bread wheat was studied for response to WDV in this host plant-vector-virus interaction. Some findings are: i) wild wheat relatives had different response patterns during growth, including susceptibility, partial resistance and tolerance, ii) the response at early plant development was related to variation in onset of systemic infection and WDV accumulation in the plant, iii) differences in response were affected by the environment from which the wild relatives originate, iv) in contrast to what was expected, domestication and other genetic bottlenecks during wheat evolution have not resulted in a general increase in susceptibility in cultivated wheats, v) potential genetic resources were identified in Aegilops species carrying the D genome and of particularly interest was Ae. tauschii, one of the ancestors to hexaploid bread wheat. These findings can be directly applied in pre-breeding of wheat. This research also provided insights into a host-vector-virus interaction of interest for plant defense and coevolution.

Authors/Creators:Nygren, Jim Nurminen
Title:Response to wheat dwarf virus in wild and domesticated wheat
Subtitle:genetic resources of evolutionary and environmental origins
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Vilda och domesticerade släktingar exponeras ständigt för en mängd olika patogener som kan sätta igång en evolutionär kapprustning av försvarsstrategier i växten och utveckla virulens hos patogenen. Utgången av interaktionen beror på intensiteten av ömsesidig selektion mellan de interagerande arterna. Interaktionen varierar över rum och tid och förklaras i teorin om geografisk mosaik av samevolution. Medan vilda släktingar till grödor kan ha evolverat resistens eller tolerans mot många patogener kan samma patogener orsaka skador på grödor. Studier på samevolverande interaktioner mellan vilda värdväxter och patogener kan därför bidra med viktig kunskap för att bland de vilda släktingarna identifiera genetisk resurser användbara till att förbättra grödor.
Denna doktorsavhandling fokuserar på en intressant interaktion mellan Wheat dwarf virus (WDV), stritvektorn Psammotettix alienus och vilt och domesticerat vete (Aegilops spp., Amblyopyrum spp., Triticum spp). Det finns ingen känd resistant vetekultivar och svåra utbrott av WDV har förekommit i Europa, Afrika och Asien. Det övergripande syftet är att bidra till utvecklingen av förbättrade sädesslag genom förståelse av variationen i respons till WDV hos vilda släktingar till vete och därigenom identifiera potentiella genetiska resurser. Inspirerad av teorin om en geografisk mosaik av samevolution studerades en divers uppsättning vilda vetesläktingar med olika geografiskt, miljömässigt och genetiskt ursprung, som deltagit i brödvetets evolution direkt eller indirekt, för respons till WDV vid värdväxt-vektor-virusinteraktion. Några resultat är: i) vilda släktingar till vete har olika responsmönster under tillväxt, inklusive mottaglighet, partiell resistens och tolerans, ii) responsen vid tidig växtutveckling var kopplad till variation i den systemiska infektionens uppkomst liksom ackumulationen av WDV i växten, iii) skillnader i respons påverkades av miljön varifrån de vilda släktingarna härstammade, iv) i motsats till vad som förväntades så medförde domesticering och andra genetiska flaskhalsar under evolutionen av vete inte någon generell ökning i mottaglighet hos kultiverat vete, v) potentiella genetiska resurser identifierades i de Aegilops-arter som bar på D-genomet och av särskilt intresse var Ae. tauschii, en av förfäderna till det hexaploida brödvetet. Dessa upptäckter är direkt applicerbara i förädling av vete. Denna forskning bidrog också till insikter i en värdväxt-vektor-virusinteraktion av intresse för förståelsen av växtförsvar och samevolution.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :13 May 2016
Depositing date:13 May 2016
Volume:2016:57
Number of Pages:68
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IJim Nygren, Nadeem Shad, Anders Kvarnheden and Anna Westerbergh (2015). Variation in susceptibility to Wheat dwarf virus among wild and domesticated wheat. PLoS ONE 10(4), 1-24.
IIJim Nygren, Per-Olof Lundquist, Anders Kvarnheden and Anna Westerbergh. The wild wheat ancestor Aegilops tauschii - Wheat dwarf virus interaction: environmental origins of plant genotypes affect response patterns. Submitted.
IIIJim Nygren, Elham Yazdkhasti, Per-Olof Lundquist, Anders Kvarnheden and Anna Westerbergh. ccumulation and spread of Wheat dwarf virus within host plant are delayed in the wheat D genome donor Aegilops tauschii compared to in the A genome donor Triticum urartu and bread wheat during early development. Submitted
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Plant Biology, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-8616-9
ISBN for electronic version:978-91-576-8617-6
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F30 Plant genetics and breeding
H Protection of plants and stored products > H20 Plant diseases
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Genetics (medical genetics to be 30107 and agricultural genetics to be 40402)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Agricultural Science
Agrovoc terms:triticum, aegilops, wheat dwarf geminivirus, cicadellidae, psammotettix striatus, vectors, disease transmission, plant response, defence mechanisms, plant genetic resources, genomes, evolution
Keywords:Aegilops, coevolution, leafhopper, partial resistance, plant-vector-virus interactions, Psammotettix alienus, tolerance, Triticum, wheat, Wheat dwarf virus
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3438
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3438
ID Code:13368
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Department of Plant Biology (from 140101)
External funders:FORMAS
Deposited By: Jim Nurminen Nygren
Deposited On:17 May 2016 07:10
Metadata Last Modified:31 Oct 2016 12:14

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits