Bread wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.) is the most important cultivated crop in Canada. Fusarium head blight (FHB), caused by Fusarium graminearum Schwabe [teleomorph Gibberella zeae (Schwein) Petch] is the principal disease of wheat in North America, causing severe losses in grain yield and quality. Breeding for cultivar resistance is considered the most practical way to manage this disease. High spatiotemporal variance makes screening for disease resistance based on visual assessment of symptoms slow, difficult, and expensive. Development of a cheaper, rapid, accurate, and high throughput tool for screening resistance is the highest priority for wheat breeders. A novel method based on metabolite profiling technology was applied to discriminate resistance in wheat genotypes against FHB. The present investigation reports on three linked studies. The first study involved the detection and application of metabolites to distinguish susceptible (Roblin) and resistant (Sumai3) wheat cultivars. In the second study, cultivars varying in level of resistance were discriminated (descending order: Wangshubai, AW488, Nobeoka Bozu, BRS177, Frontana, CEP24). Finally, biomarker metabolites related to susceptible and resistant near isogenic lines (NILs) with alternate alleles for FHB resistance on the 2DL chromosome were identified. The metabolites were extracted from spikelets in a mixture of methanol-water/chloroform, and analyzed using GC-ion trap-MS (studies 1-2) or GC-TOF-MS (study 3). Compound identification and quantification was achieved manually and/or using automated software for peak deconvolution (AMDIS), library search (MSRI and NIST libraries), and peak alignment and quantification (MET-IDEA). Several hundred peaks were detected, but only 55, 79, and 120 metabolites were identified in studies 1, 2, and 3, respectively. The metabolites significantly varied in abundance among cultivars/NILs varying in resistance. A resistance biomarker metabolite was define / Le blé à pain (Triticum aestivum L. em. Thell.) est la culture la plus importante au Canada. Le flétrissement des plantules des céréales causé par Fusarium graminearum Schwabe [teleomorph Gibberella zeae (Schwein) Petch] est la maladie du blé la plus dévastatrice en Amérique du Nord. Elle cause des pertes tant dans le rendement que dans la qualité du grain. La résistance est le moyen le plus efficace pour gérer cette maladie. Une variabilité spatio-temporelle élevée rend difficile et coûteuse l'évaluation de la résistance basée sur les symptômes. Le développement de moyens abordables, rapides, et à haut débit pour le criblage de la résistance est la priorité des sélectionneurs. Une nouvelle méthode s'appuyant sur le profilage métabolique a été utilisée pour déterminer la résistance à la fusariose dans des lignées de blé. Trois études ont été accomplies lors de la présente investigation : 1) la détection et l'usage de métabolites afin d'identifier les cultivars de blé étant sensibles (Roblin) et résistants (Sumai3) 2) l'identification de cultivars variants dans leur résistance 3) l'identification de biomarqueurs métaboliques dans des lignées isogéniques ayant un contraste d'allèles au locus quantitatif (LQ) FHB-résistant, sur le chromosome 2DL. Les métabolites ont été extraits dans des épillets dans une mixture de méthanol, d'eau et de chloroforme et analysés par CG-piège à ions-SM (étude 1-2) ou par CG-temps de vol-SM (étude 3). L'identification et la quantification des composés ont été accomplies manuellement et/ou en utilisant un logiciel automatisé pour la déconvolution des pics (AMDIS), pour la recherche dans la librairie (NIST) et pour l'alignement et la quantification des pics (MET-IDEA). Plusieurs centaines de pics ont été détectés mais seulement 55, 51 et 120 métabolites ont été identifiés dans les études 1, 2, et 3, respectivement. Afin d'évaluer la résistance, nous avons consi
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.18418 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Hamzehzarghani, Habiballah |
| Contributors | Kushalappa Ajjamada (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Plant Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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