Improvement of Resistance to Fusarium Root Rot through Gene Pyramiding in Common Bean

Fusarium root rot (FRR), caused by Fusarium solani f.sp. phaseoli, is one of the most serious root rot diseases of common bean (Phaseolus vulgaris L.) throughout the world. Yield losses of up to 84% have been attributed to the disease. Development and deployment of resistant materials is the most feasible approach to managing the disease. The objective of this study was to estimate the number of pyramided Fusarium root rot resistance genes among the four resistant lines and determine their effectiveness in improving levels of resistance to Fusarium root rot in the susceptible bean cultivars. Crosses among four Fusarium root rot (Fusarium solani f.sp. phaseoli) resistant common bean (Phaseolus vulgaris) were developed. They involved six inbred lines, MLB-48-89A (M48), MLB-49-89A (M49), G2333 (G2) and G685 (G6), and two susceptible cultivars, K20 and Kanyebwa, The resistant lines were used to develop a double cross (DC) population. The DC F1 and each resistant parent were crossed to each of the two susceptible cultivars to form five-parent and single crosses, respectively. Developed populations were subjected to Fusarium solani f. sp. phasoeli isolate-3 under screenhouse conditions. There were segregation ratios of 15:1 (χ2 = 1.89, P = 0.17), 61:3 (χ2 = 0.18, P = 0.67) and 249:7 (χ2 = 1.74, P = 0.19) indicating that two, three and four genes independently condition resistance to F. solani in lines G2 x G6, M49 x M48 and (M49 x M48) x (G2 x G6). A good fit of only four genes in the double cross compared to two in the G2 x G6 , and three genes in the M49 x M48 cross suggests that at least one parent in the G2 x G6 cross have the same or closely linked genes as a parent in the M49 x M48 cross. The F1 means of the five-parent cross (FPC) involving either susceptible parent had lower disease scores, though not significantly (P > 0.05), than the single-crosses from that parent. The F2 of both FPC showed less disease than the single-cross (SC) means (P < 0.05) compared to the single-cross (SC) while the F2 of both FPC had a significant negative deviation (P < 0.05). The F2 frequency distributions also showed that the FPC in both Kanyebwa and K20 populations had higher proportions of resistant plants than any of the single crosses in the respective populations. The superior performance of the FPC over the SC demonstrates that combining resistance genes form different FRR resistance sources can provide a stable source of resistance than using single sources of resistance.
Pourriture racinaire causée par Fusarium solani f.sp. phaseoli est l’une des plus dangéreuses pourritures racinaires du haricot commun (Phaseolus vulgaris L.) partout dans le monde. La maladie cause des pertes de rendement jusqu’à 84%. L’objectif de cette étude était d’estimer le nombre de combinaisons de gènes de résistance à la pourriture racinaire due au Fusarium parmi 4 lignées résistantes et déterminer leur efficacité dans l’amélioration des niveaux de résistance à la pourriture racinaire dans les variétés sensibles. Les croisements ont été développés parmi les 4 variétés de haricot commun résistantes au Fusarium. Les croisements impliquaient six lignées, MLB- 48-89A, MLB-49-89A, G2333 et G685, et deux variétés sensibles, K20 et Kanyebwa. Les lignées résistantes étaient utilisées pour développer une population à double croisement. Les individus de la génération F1 du double croisement et chaque parent résistant étaient croisés à chacun des deux cultivars sensibles pour former des croisements à cinq parents et simples, respectivement. Les populations développées étaient soumises à l’isolat- 3 du Fusarium solani f.sp. phaseoli en serre. Les rapports de ségrégation étaient de 15:1 (χ2 = 1.89, P = 0.17), 61:3 (χ2 = 0.18, P = 0.67) et 249:7 (χ2 = 1.74, P = 0.19), montrant que deux, trois et quatre gènes conditionnent indépendamment la résistance au F. solani dans les lignées G2 x G6, M49 x M48 et (M49 x M48) x (G2 x G6). Une bon adjustement de quatre gènes seulement dans le double croisement comparé à deux dans le croisement G2 x G6, et trois gènes dans le croisement M49 x M48 indique qu’au moins un parent dans le croisement a les mêmes gènes ou les gènes étroitement liés pour un parent dans le croisement M49 x M48. Les moyennes des F1 issues des croisements à cinq parents impliquant le parent Kanyebwa et les populations de K20 avaient des déviations négatives non significatives (P > 0.05) comparé au croisement simple. D’autre part, les F2 des deux croisements à cinq parents avaient des déviations négatives significatives (P < 0.05) issues des moyennes de croisements simples, ce qui indique une sévérité des symptômes de la pourriture racinaire plus faible dans les croisements à cinq parents que dans les simples croisements. La fréquence des distributions des F2 montrait aussi que les croisements à cinq parents à la fois dans les populations de Kanyebwa et celles de K20 avaient des proportions des plants résistants plus élevées que toutes celles des croisements simples dans les populations respectives.
Date of publication: 
Region Focus: 
East Africa
Volume 20
Issue Supplement, s1
RUFORUM Journal Articles
Agris Subject Categories: 
Agrovoc terms: 
Licence conditions: 
Open Access
Printed resource

This is a special issue of the African Crop Science Journal dedicated to research outputs arising from the efforts of SCARDA/SCAIN.  A cohort of graduate students generated research findings comprising the 15 papers in this issue.  The topics range from genetic analysis of important crops such as cassava and rice to factors affecting the livelihoods of pastoralists in semi-arid regions.