Capillary electrophoresis as a tool for genotyping SH3 mediated coffee leaf rust resistance

Abstract

Coffee is an important agricultural commodity in the world. However, it is susceptible to Hemileia vastatrix (Hv), an obligatory biotrophic fungus that causes coffee leaf rust (CLR). Natural resistance to rust has been identified in the wild species Coffea canephora and Coffea liberica. These species have been used in breeding programs where interspecific resistant hybrids have been generated. The SH3 gene, derived from C. liberica, has been shown to confer extreme and long-lasting resistance to Hv. A total of 167 accessions of the INIA’s Coffee Germplasm Collection of Peru (INIA-CGC) were screened with 4 markers linked to the SH3 gene. As positive controls, EA67 (C. liberica) and the hybrid S.288 (C. arabica x C. liberica) were used. Separation of PCR products was done by capillary electrophoresis, which allow to discriminate the alleles of each marker. For three markers, specific alleles for either C. arabica or C. liberica species were found. In all cases, S.288 exhibited specific alleles for both species; whereas the INIA-CGC accessions had exclusively C. arabica alleles and EA67 had C. liberica alleles. The BA-48-21O-f marker did not produce PCR fragments for any of the positive controls, suggesting that this marker is not as predictive as the other three to determine the presence of SH3. This work reports the existence of multiple alleles for the Sat244 marker; however, the collection does not have the SH3 mediated-resistance gene. Finally, the utility of capillary electrophoresis as a tool to identify alleles linked to SH3 was demonstrated.

El café es un importante producto agrícola en el mundo. Sin embargo, es susceptible a Hemileia vastatrix (Hv), un hongo biotrófico obligado que causa la roya de la hoja del café (RLC). Se ha identificado resistencia natural a la roya en las especies silvestres Coffea canephora y Coffea liberica. Estas especies se han utilizado en programas de mejora genética en los que se han generado híbridos interespecíficos resistentes. Se ha demostrado que el gen SH3, derivado de C. liberica, confiere una resistencia extrema y duradera al Hv. Un total de 167 accesiones de la Colección de Germoplasma de Café del Perú del INIA (INIA-CGC) fueron tamizadas con 4 marcadores ligados al gen SH3. Como controles positivos se utilizaron EA67 (C. liberica) y el híbrido S.288 (C. arabica x C. liberica). La separación de los productos de la PCR se realizó mediante electroforesis capilar, que permite discriminar los alelos de cada marcador. Para tres marcadores, se encontraron alelos específicos para las especies C. arabica o C. liberica. En todos los casos, S.288 presentaba alelos específicos para ambas especies; mientras que las accesiones INIA-CGC tenían exclusivamente alelos de C. arabica y EA67 tenía alelos de C. liberica. El marcador BA-48-21O-f no produjo fragmentos de PCR para ninguno de los controles positivos, lo que sugiere que este marcador no es tan predictivo como los otros tres para determinar la presencia de SH3. Este trabajo informa de la existencia de múltiples alelos para el marcador Sat244; sin embargo, la colección no tiene el gen de resistencia mediada por SH3. Por último, se demostró la utilidad de la electroforesis capilar como herramienta para identificar alelos ligados a SH3.