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QTL Mapping for Malting Quality and Starch-Degrading Enzyme Activity Based on the Double-Haploid Progeny of Standard Japanese and North American Malting Barley Cultivars

MBAA TQ vol. 43, no. 1, 2006, pp. 9-14  |  VIEW ARTICLE

Yoshihiro Okada (1), Makoto Kihara (1), Wataru Saito (1), Naoyuki Kawada (2), and Kazutoshi Ito (1). 1. Bioresources Research and Development Laboratories, Sapporo Breweries Ltd., 37-1, Kizaki, Nitta, Gunma 370-0393, Japan. 2. National Agriculture Research Center, 3-1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-8666, Japan.

Abstract
This study was conducted to determine the genome location and effects of quantitative trait loci (QTL) determining malting quality and starch-degrading enzyme activity in standard Japanese and North American barley cultivars. Three hundred and thirty-eight restriction fragment length polymorphism (RFLP) probes were screened for the detection of polymorphism between the parents, ‘Mikamo Golden’ and ‘Harrington’. Among them, 72 probes (21.3%) showed polymorphic DNA fragments in the parents, with at least one of six restriction enzymes. In many regions of the genome, no polymorphisms were detected between ‘Mikamo Golden’ and ‘Harrington’. QTL for nine components of malting quality and starch-degrading enzyme activity were detected in eight regions on four chromosomes. Coincident QTL for more than one trait were detected in four of these regions. In particular, the long arm of chromosome 5H (5HL) had an effect on many traits (i.e., soluble nitrogen, Kolbach Index, malt extract, beta-glucan content, and alpha-amylase activity). In conclusion, many of the differences in malting quality between the standard Japanese and North American malting barley cultivars can be explainable by QTL analysis on chromosome 5HL.

Keywords: double-haploid lines, malting quality, quantitative trait loci analysis, standard malting barley, starch-degrading enzyme activity

 

Síntesis
Se condujo un estudio para determinar el sitio de los genomas y los efectos de sitios de rasgos cuantitativos (QTL, de sus siglas en inglés) que afectan la calidad de la malta y la actividad de enzimas que degradan el almidón, en cultivos de cebada normal japonesas y norteamericanas. Se hicieron pruebas para detectar polimorfismo entre los “parientes” de una malta (Mikamo Golden y Harrington) en trescientos treinta y ocho muestras de polimorfismo de tamaño de fragmento de restricción (RFLP, de sus siglas en inglés). De estas, 72 muestras (21,3%) mostraron fragmentos de ADN polimórfico en los parientes con al menos uno de seis enzimas de restricción. No se detectó polimorfismo entre Mikamo Golden y Harrington en muchas regiones del genoma. QTL para nueve componentes de actividad enzimática para degradación de almidón de malta de calidad fue detectado en ocho regiones en cuatro cromosomas. QTL coincidentes para más de un rasgo fueron detectados en cuatro de estas regiones. Se pudo establecer que la extremidad larga del cromosoma 5H (5HL) tuvo un efecto sobre muchos parámetros (i.e., nitrógeno soluble, índice Kolbach, extracto, beta-glucano y actividad de alfa-amilasa). Se concluyó que muchas de las diferencias en la calidad de cultivos de maltas japoneses y norteamericanos tienen son explicados por el análisis QTL en el cromosoma 5HL.

Palabras claves: líneas doble-haploidos, calidad de malta, análisis de sitios de rasgos cuantitativos, QTL, cebada de malteo normal, actividad enzimática para la degradación de almidón

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