Construction of the first ultra-dense genetic map for faba bean (Vicia faba L.) and quantitative trait loci mapping for seed-related traits
Na ZhaoDong XueYamei MiaoXuejun WangYongqiang WangRuhong ZhouEnqiang ZhouMengnan YaoChunyan GuKaihua WangBo LiLibin Wei
1
Citation
86
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Abstract:
Abstract Faba bean ( Vicia faba L.) is a valuable legume crop and data on its seed-related traits is required for yield and quality improvements. However, basic research on faba bean is lagging compared to that of other major crops. In this study, an F 2 faba bean population, including 121 plants derived from a WY7 and TCX7 cross, was genotyped using the Faba_bean_130 K targeted next-generation sequencing genotyping platform. The data were used to construct the first ultra-dense faba bean genetic map consisting of 12,023 single nucleotide polymorphisms markers covering 1182.65 cM with an average distance of 0.098 cM. The map consisted of 6 linkage groups, which is consistent with the 6 faba bean chromosome pairs. A total of 65 quantitative trait loci (QTL) for seed-related traits were identified (3 for 100-seed weight, 28 for seed shape, 12 for seed coat color, and 22 for nutritional quality). Furthermore, 333 candidate genes that are likely to participate in the regulation of seed-related traits were also identified. Our research and its findings can provide a basis for future faba bean marker-assisted breeding and reference genome assembly.BACKGROUND AIM: To understanding detection root tip cell of Dali vicia faba in icronucleus.MATERIAL AND METHODS: By microuncleus test of vicia faba root tip cell. RESULTS: Micronucleus rate is under 5 %c in two kind vicia fabas and it showed that the frequencies of micronucleus in root tip cell of vicia faba (VMN) were in creased being effected by these cemical posions (P 0.05) .CONCLUSION:It suggested that the Feng-yi green vicia faba had good sensitive ,and sift through of root tip cell in micronucleus test.
Root tip
Vicia
Cite
Citations (0)
Abstract Faba beans ( Vicia faba L.) are an excellent protein source and should be more present in human diet, but due to their long cooking time, they are rarely used. So, in order to increase the accessibility of faba beans ( Vicia faba L.), experiments were carried out to obtain new food products. Extrusion-cooking was chosen as the potential thermal cooking process and two different products were obtained. One was made exclusively from faba bean ( Vicia faba L.) flour, while the second one was produced with a 50% addition of wheat flour to bean flour. Protein content, size, volume mass, pH and starch content for obtained products were analysed in order to characterise the products, as well as to see the differences from non-extruded faba beans ( Vicia faba L.) and obtained samples. The experiments were carried out using faba beans ( Vicia faba L.) obtained at Ltd. “Pure Horticultural Research Centre”. They were milled at Ltd. “Grauda spēks” and extruded with a twin screw extruder at Ltd. “Milzu”. The experiments showed that the extrusion process had decreased the protein content by 9%, but the starch content had risen by 13% with the addition of wheat flour. But, for sample, without added wheat flour differences were not significant. No significant size differences were observed in the obtained samples and pH values had no significant differences between extruded samples.
Extrusion cooking
Cite
Citations (12)
Replacing protein from animal sources with protein from plant sources is driven by cost, health and environmental factors. Vicia faba is a potential source of alternative protein as it contains good amount of protein, carbohydrate, fibre and micronutrients. However, the presence of the anti-nutritional compounds vicine and convicine have limited its utilisation in food. The aim of the project was to prepare protein isolates from Vicia faba and apply them to the preparation of beef patties. Four food grade extraction conditions at different pH (7.6 or 10) and temperature (6°C or 20°C) were used to extract Vicia faba isolate with a total yield ranging from 26.6 to 30.2 %, and a protein content ranging from 32.5 to 42.7%. Proteins in Vicia faba isolates were characterised by SDS-PAGE and confirmed by LC-MS analysis to be mainly legumin, vicilin and favin. The highest protein content (42%) and lowest vicine and convicine (<0.5%) content were found in isolate extracted at pH 7.6 at room temperature. The isolate also contained starch (5%) and fibre (19%). The proximate composition and functional properties were affected by pH and temperature. All Vicia faba isolates were shown to have good water holding (1.4 to 1.6 g/g) and fat holding capacity (1.1 to 1.3 g/g). Emulsifying and foaming properties were also observed. Heat-induced gelled was observed in all Vicia faba isolates at 12% and 20% w/v. Their functional properties were compared with commercial protein isolates (soy, pea, hemp and faba) and significant differences were found between samples. The best isolate was chosen for the application in beef patties based on the protein composition, quality with low vicine and convicine content. The addition of 20% of Vicia faba isolate to beef mince improved product yield significantly compared to 100% beef patties. The utilisation of faba bean to partially replace meat could contribute towards reducing the cost of nutritious food, and reduce burden on health and the environment.
Vicilin
Plant protein
Legumin
Cite
Citations (0)
Two pot experiments were conducted under greenhouse conditions to study the effect of sewage water on growth, leaves pigments, certain biochemical composition, yield and anatomical of faba bean plants.These experiments were performed in the Department of Agricultural Botany, Faculty of Agriculture, Kafrelsheikh University, during two successive seasons of 2013/2014 and 2014/2015.Faba bean (V.faba L.; cv.Sakha 1) was obtained from Food Legumes Research Section at Sakha Agriculture Research Station (SARS).The experiments were arranged in a factorial arrangement, with three levels of sewage water were diluted with tap water to give 25, 50 and 100% in addition to 0% used in irrigation.The main obtained results will be summarized as follows sewage water at 25% concentration significantly increased plant height, number of branches/plant, leaf area, dry weights of root and shoot while sewage water at 100% concentration significantly decreased the same characteristics at 60 and 75 days after sowing in both seasons compared with control plants.Maximum total number of flowers/plant was resulted from low concentration of sewage water (25%Sw).There are increases on the number of flowers at all days of flowering period after sowing compared with control plants in both seasons.There was a decrease for total number of flowers/plant from using (50%Sw) and (100%Sw).Application of sewage water in faba bean plants with low (25%Sw)concentration significantly increased number of pods/plant, number of seeds/pod, weight of 100 seeds g., and seed yield g /plant compared with control plants.While the highest concentration of sewage water (100%SW) significantly decreased above mentioned characters compared with control plants in both seasons.The treatment of sewage water (Sw 25%) significantly increased chl.a, chl.b, and total chl.compared with control plants.Chlorophyll pigment of faba bean leaves were decreased as sewage water concentration increased (100%Sw).Data also showed N, P and K percentages significantly increased in shoot under lower concentration of sewage water (Sw 25%) irrigation, while Zn and Fe concentration significantly decreased in shoot in both seasons compared with control plants.The highest concentration of (100% SW) gave significant decrease for N, P and K percentages in faba bean shoot, in the same time, this treatment caused significant increase for Zn and Fe percentages comparing to control plants.Heavy metals (Cd and Pb) in faba bean plant organs (root, shoot and seeds) significantly increased as increasing heavy metals concentration in sewage water content of heavy metals (Cd and Pb) was found in root followed by shoot and seeds.Using sewage water in irrigation faba bean plants at 25% and 50% concentration significantly increased protein and total carbohydrates content in seed in both seasons compared with control plants.Application of sewage water in at 100% concentration significantly decreased seed content of protein and total carbohydrates in both seasons compared with control plants.Anatomical characteristics measurements of faba bean root and stem were affected by all concentration of sewage water irrigation, sewage water at 100% gave the lowest values of diameter thickness of cortex tissue, diameter of xylem vessel, and these decreases were significant compared with the control.Analysis of fluorescence revealed lignin deposit in the Epidermis cells that was observed in the treatment exposed to the highest level of sewage water.abaxial epidermis of faba bean leaves showed slightly elongated cells irregular in shape with reduced size at the higher concentrations of sewage water treatment.
Cite
Citations (5)
Vorgelegt wird eine genetisch-züchterische Arbeit zu den antinutritiven Sameninhaltsstoffen Vicin und Convicin bei der Ackerbohne. Die Ackerbohne (Vicia faba L.) ist eine traditionelle Körnerleguminose der Alten Welt; Vicin und Convicin (VC) behindern die Verwendbarkeit dieser Kulturpflanze, da sie für Nicht-wiederkäuer wie z.B. Geflügel antinutritive Faktoren sind und zudem für Menschen mit einem geneti-schen Mangel des Enzyms Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase gefährlich sein können. Ein Ziel dieser Arbeit war es, neue DNA-Marker zu identifizieren, die mit dem genetischen VC-Status eng gekoppelt und daher züchterisch gut nutzbar sind. Außerdem sollte das Hauptgen für den genetischen Unterschied zwischen dem normalen (HVC) und dem genetisch sehr niedrigen (LVC) Gehalt an VC gefunden werden. Darüber hinaus war ein weiteres Ziel, erstmalig die genetisch sehr niedrigen VC-Gehalte des LVC-Typs in Winterackerbohnen zu realisieren. Es wurden zusätzlich mehrjährige Feldversuche durchgeführt, um zu prüfen, ob LVC-Ackerbohnen im Vergleich mit HVC-Ackerbohnen agronomisch feststellbare Nachteile aufweisen. In der Vergangenheit wurde über die fungistatische Wirkung von Vicin und Convicin berich-tet, die auf eine höhere Anfälligkeit der LVC-Typen für bodenbürtige Pilze schließen lässt. Da Wintera-ckerbohnen einen höheren Ertrag als Sommerackerbohnen haben, wurde hier die Züchtung einer ersten Winterackerbohnensorte mit niedrigem VC-Gehalt vorangetrieben. Da ein großer Teil der hier durchge-führten Forschung von der Verwendung nah-isogener Linien abhing, wurden solche Linienpaare herge-stellt und ihr Isogenitätsgrad analysiert. Dies war wichtig, um die Relevanz der erzielten Ergebnisse auf-zuzeigen. Das zentrale Arbeitspaket war die Feinkartierung des Hauptlokus für Vicin und Convicin. Zu diesem Zweck wurden zwei biparentale F2-Familien verwendet, die beide aus je einer Kreuzung von zwei nah-isogenen Linien hervorgingen, je ein Kreuzungspartner war dabei ein HVC-Typ, der andere ein LVC-Typ. Die jeweiligen Eltern dieser beiden Kreuzungen und andere eng verwandte Paare nah-isogener Linien wurden zur Durchführung von zwei verschiedenen Transkriptom-Sequenzierungstechniken (RNAseq und MACE) verwendet, deren Ergebnisse zur Entwicklung von 58 neuen, VC-assoziierten SNP-Markern ge-nutzt wurden. Die beiden oben erwähnten biparentalen F2-Familien wurden dann mit diesen 58 neuen und anderen Markern, die zuvor von anderen Arbeitsgruppen entwickelt worden waren, genotypisiert. Es wurden entsprechend genetische Karten erstellt. Phänotypischen Daten wurden für die anschließen-de Feinkartierung verwendet; diese Daten zum VC-Samengehalt der genotypisierten F2-Individuen wur-den aus HPLC-Analysen abgeleitet und für diese Feinkartierung verwendet. Es wurde schließlich eine vergleichsweise sehr kleine Kernregion für das VC-Gen (für den o.g. Hauptlokus) auf Chromosom 1 von Vicia faba von etwa 0.13 cM identifiziert. Darüber hinaus wurde auf Basis der Feinkartierung, mittels Syntenie zu Medicago truncatula und Cicer arietinum und unterstützt durch die früheren Ergebnisse der Gruppe Björnsdotter et al. (2021) das Kan-didatengen RIBA 1 als das ursächliche Gen für LVC vs. HVC identifiziert. Die am engsten mit diesem Gen gekoppelten Marker wurden an einer weiteren F2-Familie getestet, die noch nicht in den Analysen ent-halten war (diese F2-Familie entstand aus einer Kreuzung einer HVC-Winterbohnenlinie mit einer LVC-Sommerbohnenlinie). So wurden acht SNP-Marker identifiziert, die sich für die Züchtung von Wintera-ckerbohnen auf einen niedrigen VC-Gehalt eignen. Mit Hilfe dieser acht Marker wurden neue LVC-Winterbohnenlinien entwickelt und 2020 als Syn-0 und 2021 als Syn-1 angebaut, um sie als synthetische LVC-Zuchtpopulation oder als Sortenkandidaten zu etablieren. LVC- Sommerackerbohnen sind bereits gezüchtet worden. Angesichts des höheren Ertragspotenzials von Winterackerbohnen erscheint es vorteilhaft, einen LVC-Gehalt auch bei Winterackerbohnen zu etablieren. Es ist jedoch wichtig zu untersuchen, ob ein LVC-Gehalt unter Feldbedingungen Nachteile insbesondere für Winterackerbohnen haben könnte (die eine längere Vegetationsperiode haben), z. B. eine höhere Anfälligkeit für bodenbürtige Pilze. Dies führt unter anderem auch zur Betrachtung des VC-Gehalts in Wurzeln, d. h. in anderen Pflanzenorganen als Samen. Daher wurden spezielle Studien durch-geführt, die die agronomische Leistung von Ackerbohnen (sowohl Sommer-als auch Winterackerboh-nen) auf Leguminosen-müden Böden untersuchten, den VC-Gehalt in verschiedenen Pflanzenorganen betrachteten und die Beziehung zwischen dem VC-Typ im Saat-Samen und dem VC-Typ im geernteten Saatgut analysierten. Die Feldversuche, die zur Untersuchung der agronomischen Unterschiede zwischen LVC- und HVC-Ackerbohnen durchgeführt wurden, werden als Leguminosen-Müdigkeitsversuch 1 und 2 bezeichnet. Diese Versuche wurden auf einem Feldstück durchgeführt, auf dem zuvor mehrere Jahre lang eine Ackerbohnen-Monokultur angebaut worden war. Diese Monokultur führte zu einer Anreicherung von ackerbohnenspezifischen Bodenpathogenen. Der Leguminosen-Müdigkeitsversuch 1 wurde mit ver-schiedenen Ackerbohnenlinien und -sorten durchgeführt; insbesondere mit HVC und LVC-Typen sowie mit Linien, die einen normalen Tanningehalt in den Samenschalen aufwiesen oder genetisch Tannin-frei waren, sowie mit Winter- und Sommerackerbohnensorten. Die Ackerbohnenlinien und -sorten wurden hier hinsichtlich ihrer agronomischen Leistungen, insbesondere auf ihren Ertrag und ihre Ertragskompo-nenten, untersucht. Die Ergebnisse ließen keine Nachteile der LVC-Linien und -Sorten im Vergleich zu den HVC-Linien und -Sorten erkennen. Da die Frage der agronomischen Leistung von LVC-Ackerbohnen im Vergleich zu HVC-Ackerbohnen für die Züchtung und Empfehlung von LVC-Winter-Ackerbohnensorten sehr wichtig ist, wurde zusätzlich der Leguminosen-Müdigkeitsversuch 2 durchge-führt. Zu diesem Zweck wurden sehr nah-isogene Linienpaare, die sich innerhalb einer Paares haupt-sächlich in ihrem VC-Gehalt unterschieden, in derselben Parzelle wie der Leguminosen-Müdigkeitsversuch 1 angebaut. Diese nah-isogenen Linienpaare wurden in gleicher Weise auf agrono-mische Unterschiede untersucht wie die Linien und Sorten im Leguminosen-Müdigkeitsversuch 1. Auf-grund des sehr nah-isogenen Status dieser Paare sollten die festgestellten Leistungsunterschiede, so-fern vorhanden, nur auf die unterschiedliche VC-Genetik und den daraus resultierenden unterschiedli-chen VC-Status der Pflanzen zurückzuführen sein. Die Ergebnisse des Leguminosen-Müdigkeitsversuchs 2 zeigten jedoch ebenfalls keine signifikanten Ertragsunterschiede zwischen Ackerbohnenlinien mit HVC und LVC. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass LVC-Pflanzen im Vergleich zu HVC-Pflanzen in einer Feldsituation mit hohem Erregerdruck durch bodenbürtige Krankheitserreger offenbar keine Nachteile haben. Daher sollte die Züchtung von LVC-Winterackerbohnenlinien und -sorten nicht zu agronomi-schen Problemen führen, die durch den LVC-Status der Pflanzen verursacht werden. Zusätzlich wurden isogene Linien für Verteilungs- und Vererbungsstudien über VC verwendet, da es wichtig ist, mehr Erkenntnisse über das Merkmal VC-Gehalt zu gewinnen. Diese Untersuchungen erga-ben, dass der höchste VC-Gehalt in den Wurzeln der Ackerbohnen zu finden ist, verglichen mit Stängeln und Blättern und Blüten. Es zeigte sich außerdem, dass die Samen den gleichen VC Typ aufwiesen wie ihre jeweiligen Mutterpflanzen (d.h. LVC, HVC oder intermediär), was bestätigt, dass der VC-Gehalt der Samen mütterlicherseits bestimmt ist. Da die Kenntnis des tatsächlichen Isogenitätsgrades für die Bewertung der Qualität der oben beschrie-benen Ergebnisse wichtig war, konzentrierte sich ein Arbeitspaket darauf. Daher wurden alle im Projekt verwendeten nah-isogenen Linien in Zusammenarbeit mit O'Sullivan in Reading (UK) mit dem 50k Affy-metrix-Chip für Ackerbohnen genotypisiert. Innerhalb der nah-isogenen Paare wurden 34320 SNP-Marker analysiert und für die Analyse des Isogenitätsgrades verwendet. Die Ergebnisse dieser Berech-nungen zeigten ein sehr hohes Maß an Isogenität für alle getesteten nah-isogenen Paare (in absoluten Zahlen und im Vergleich zur erwarteten Isogenität auf der Grundlage des Pedigrees der getesteten Li-nien). Daraus lässt sich ableiten, dass die Schlussfolgerungen aus unseren Experimenten hinsichtlich der Unterschiede zwischen HVC- und LVC-Linien solide sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Forschung zur agronomischen Leistung von LVC Acker-bohnen, die Entwicklung neuer Marker, die eng mit dem VC-Gen verbunden sind, und die Identifizierung des dafür verantwortlichen Gens sowie unsere ersten Ansätze zur Züchtung von LVC-Linien den Weg für die Züchtung von LVC-Winterackerbohnensorten geebnet haben.
Cite
Citations (1)
Root tip
Mitotic index
Binucleated cells
Cite
Citations (25)
[Objective] The research aimed to study the response mechanism of plant stomata to formaldehyde pollution,to screen the indoor greenisation with high degrading efficiency to formaldehyde and to monitor formaldehyde pollution with plant.[Method] Airtight reaction chamber method was used to investigate the effects of formaldehyde pollution on Vicia faba stomata reaction.[Result] The length and width of two varieties of Vicia faba stomata were reduced with the increase of formaldehyde concentrations.No differences were discovered after 24 hours in Songzi green Vicia faba,though the stomata area was a little smaller than those of control(P0.05).However,after 48 hours,the stomata areas on Songzi green Vicia faba and common Vicia faba leaves were significantly smaller than those of control(P0.05).[Conclusion] Common Vicia faba stomata was more sensitive to formaldehyde than that of Songzi green Vicia faba.
Cite
Citations (0)
The objective of the research is to estimate the efficiency of the use of different varieties of vicia faba (Vicia faba L.) in permaculture designs for supply growth in agricultural commodity market.The main purpose of the article is to distinguish which varieties of legumes can be effectively grown in the temperate climate zone and whether there is an advantage in organic farming cultivation.The researches were carried out in 2014-2019 on the territory of the Moscow region (the Russian Federation) in Educational Experimental Farm.23 varieties of the broad bean from the collection of All-Russian Scientific-Research Institute of plant breeding and seed production (ARSRIPBSP) (Moscow) as well as foreign breeding was selected.There were a standard method of farming (control) and plots where a permaculture (experimental group) is applied.For the period 2014-2019 the total number of plots made up 1380, by 690 in each experimental and control groups.We demonstrated that within the conditions close to the natural ones, some varieties of beans can produce the same yield as under standard farming.This article first presents comparative results of the research related to the crop yield and other properties of different varieties of the broad bean in the temperate climate within organic farming.
Vicia
Value (mathematics)
Cite
Citations (48)
HLA-B-associated transcript 3 (BAT3) was originally identified as one of the genes located within human major histocompatibility complex. It encodes a large proline-rich protein with unknown function. In this study, we found that a fragment of the BAT3 gene product interacts with a candidate tumor suppressor, DAN, in the yeast-based two-hybrid system. We cloned the full-length rat BAT3 cDNA from a fibroblast 3Y1 cDNA library. Our sequence analysis has demonstrated that rat BAT3 cDNA is 3617 nucleotides in length and encodes a full-length BAT3 (1098 amino acids) with an estimated molecular mass of 114,801 daltons, which displays an 87.4% identity with human BAT3. The deletion experiment revealed that the N-terminal region (amino acid residues 1-80) of DAN was required for the interaction with BAT3. Green fluorescent protein-tagged BAT3 was largely localized in the cytoplasm of COS cells. Northern hybridization showed that BAT3 mRNA was expressed in all the adult rat tissues examined but predominantly in testis. In addition, the level of BAT3 mRNA expression was more downregulated in some of the transformed cells, including v-mos- and v-Ha-ras-transformed 3Y1 cells, than in the parental cells.
Cite
Citations (21)