Analysis of the efficiency in the Spanish National Barley Breeding Program. Past results and prospects for future improvements using molecular markers

Abstract

The objectives of this thesis were to test the efficiency of selection in the Spanish Barley Breeding Program and to find out the most important genetic factors responsible for the advantage of elite material, to facilitate future selection. A retrospective analysis of the advanced generation trials of the breeding program indicated that genetic progress and wide adaptation were achieved. However, patterns of genotype ny environment interaction were found, related to the interaction of winter temperatures with vernalization requirements of the genotypes. A QTL analysis with a RIL population found several regions relevant for different agronomic traits and confirmed that the main vernalization gene in barley,VrnH1, was the main factor responsible for optimum adaptation and production of barley across a range of typically Mediterranean environments. A study of selection QTLs in the advanced lines of the program confirmed the large influence of vernalization and frost tolerance in the breeding process.

Els objectius generals d'aquesta tesi foren avaluar l'eficiència de la selecció al Programa Nacional Espanyol de Millora d’Ordi i trobar els factors genètics responsables de l'avantatge del material elit, per facilitar la selecció al futur. Els resultats d'algunes localitats han indicat que podria haver causes ambientals a la base de la GEH. Els genotips van reaccionar diferencialment a les temperatures d'hivern segons la seva necessitat de vernalització, i que això va afectar el rendiment. Es va dur a terme una anàlisi de QTL amb una població de RILs desenvolupada a partir d'un dels millors creuaments del programa de millora. El gen principal de la vernalització en l'ordi, VrnH1 es va revelar com el principal factor responsable de l'òptima adaptació i producció d'ordi en ambients mediterranis. Un estudi de QTLs de selecció en les línies avançades del programa va confirmar la gran influència de la vernalització en el procés de millora.

Los objetivos de esta tesis fueron evaluar la eficiencia de la selección en el Programa Nacional Español de Mejora de Cebada y encontrar los factores genéticos responsables de la ventaja del material elite, para facilitar la selección en el futuro.Un análisis retrospectivo de los ensayos de generaciones avanzadas del programa indicó que se lograron tanto un progreso genético notable como una amplia adaptación de los materiales. Sin embargo, se encontraron también patrones de interacción genotipo por ambiente relacionados con la interacción de las temperaturas invernales con la vernalización de los genotipos. Un análisis de QTL con una población RIL detectó varias regiones relevantes para caracteres agronómicos y confirmó que la vernalización fue el principal factor para la adaptación y la producción en una amplia gama de ambientes mediterráneos. Un estudio de QTLs de selección en las líneas avanzadas del programa confirmó la gran influencia de la vernalización y tolerancia a las heladas en el proceso de mejora.