Genetic mapping of hop (Humulus lupulus L.) applied to the detection of QTLs for alpha-acid content

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Abstract

The map locations and effects of quantitative trait loci (QTLs) were estimated for alpha-acid content in hop (Humulus lupulus L.) using amplified fragment length polymorphism (AFLP) and microsatellite marker (simple sequence repeat (SSR)) genetic linkage maps constructed from a double pseudotestcross. The mapping population consisted of 111 progeny from a cross between the German hop cultivar 'Magnum', which exhibits high levels of alpha-acids, and a wild Slovene male hop, 2/1. The progeny segregated quantitatively for alpha-acid content determined in 2002, 2003, and 2004. The maternal map consisted of 96 markers mapped on 14 linkage groups defining 661.90 cM of total map distance. The paternal map included 70 markers assigned to 12 linkage groups covering 445.90 cM of hop genome. QTL analysis indicated 4 putative QTLs (alpha1, alpha2, alpha3, and alpha4) on linkage groups (LGs) 03, 01, 09, and 03 of the female map, respectively. QTLs explained 11.9%–24.8% of the phenotypic variance. The most promising QTL to be used in marker-assisted selection is alpha2, the peak of which colocated exactly with the AFLP marker. Three chalcone synthase-like genes (chs2, chs3, and chs4) involved in hop bitter acid synthesis mapped together on LG04 of the female map. Saturation of the maps, particularly the putative QTL regions, will be carried out using SSR markers, and the stability of the QTLs will be tested in the coming years.

L'emplacement et l'ampleur de QTL déterminant le contenu en acides alpha chez le houblon (Humulus lupulus L.) ont été évalués à partir de cartes génétiques produites à partir d'un double pseudo-testcross au moyen de marqueurs AFLP et microsatellites (SSR). La population de cartographie comprenait 111 progénitures d'un croisement entre la houblon variété allemande 'Magnum', à teneur élevée en acides alpha, et 2/1, un houblon sauvage d'origine slovène. Une ségrégation quantitative pour la teneur en acides alpha a été observée au sein de la population en 2002, 2003 et 2004. La carte maternelle comprend 96 marqueurs formant 14 groupes de liaison s'étalant sur 661,90 cM. La carte paternelle totalise 70 marqueurs assignés à 12 groupes de liaison totalisant 445,90 cM. L'analyse QTL a révélé 4 QTL possibles (alpha1, alpha2, alpha3 et alpha4) situés respectivement sur les groupes de liaison (LG) 03, 01, 09 et 03 de la carte maternelle. Ces QTL expliquent entre 11,9% et 24,8% de la variation phénotypique. Le QTL le plus prometteur pour des fins de sélection assistée est alpha2 puisque son pic coïncide parfaitement avec le marqueur AFLP. Trois gènes semblables à la chalcone synthase (chs2, chs3et chs4) impliqués dans la synthèse des acides amers chez le houblon ont tous été localisés sur le LG04 de la carte maternelle. Une saturation de ces cartes sera réalisée, en particulier dans le voisinage des QTL putatifs, à l'aide de marqueurs SSR et la stabilité des QTL sera vérifiée dans les années à venir.

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