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IITA improving maize genotyping workflow in developing countries
septembre 30, 2022

With growing concerns around food and nutrition security globally due to the Ukraine−Russia war, there is also an increased need for improving food systems through research. With a mandate to transform agriculture and increase food production sustainably, IITACGIAR researchers are consistently delivering technologies that impact the livelihood of smallholder farmers.

IITA Maize Improvement Program has successfully developed Striga-resistant, provitamin-A-enhanced, and early maturing varieties.
IITA Maize Improvement Program has successfully developed Striga-resistant, provitamin-A-enhanced, and early maturing varieties.

Using selective breeding, IITA-CGIAR is developing a wide range of staple varieties and biofortified crops that address hunger and micronutrient deficiencies. Maize, one of the most important cereal and staple crops in sub-Saharan Africa (SSA), accounts for about 50% of low-income household expenditure and is a good source of protein, carbohydrates, minerals, vitamins, and dietary fiber. Maize provides over 30% of caloric intake for more than 300 million Africans.

At IITA, the Maize Improvement Program has recorded remarkable success developing Striga-resistant, provitamin-A-enhanced, and early maturing varieties, enabling maize production to expand into new areas in SSA. However, with biotic and abiotic constraints causing losses both on the field and post-harvest, there is a need for genetic improvement of maize, which would address nutrition quality, yield potential, and disease and pest resistance, among other issues.

As part of efforts to accelerate maize improvement in developing countries, scientists from IITA’s Bioscience Center and the Maize Improvement Program researched DNA fingerprinting for tracking improved crop varieties and assessing the effective application of genetic diversity in maize to understand the population structure and genetic variability among 439 early and extra-early maize inbred lines.

Prepping maize in a laboratory at IITA
Prepping maize in a laboratory at IITA

The study highlighted various bottlenecks that have hindered the substantial impact of molecular breeding for crop improvement, particularly in developing countries. Despite this, the improved workflow from the study can help National Agricultural Research Systems (NARS) in developing countries to fast-track molecular marker-based genotyping for crop improvement.

Some of these bottlenecks, such as logistics, shipping costs, and inefficient courier services, which often result in reduced or damaged perishable specimens, can be avoided if a reasonably affordable system is available locally.

According to the study, two quality control (QC) and marker-assisted selection (MAS) experiments consisting of 637 maize lines were performed using an optimized genotyping workflow involving an in-house competitive allele-specific PCR (KASP) genotyping system with an optimized sample collection, preparation, and DNA extraction and quantitation process.

Also, a smaller volume of leaf-disc size plant samples was collected directly in 96-well plates for DNA extraction, using a slightly modified Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB)-based Diversity Array Technology (DArT) DNA extraction protocol. The DNA quality and quantity analyses were performed using a microplate reader, and the KASP genotyping and data analysis were performed in a laboratory at IITA.

With the study, an improved genotyping workflow promises to accelerate the marker-assisted selection process and push crop improvement activities to attain better yield potential over a shorter period.

Molecular breeding is an essential tool for accelerating genetic gain in crop improvement toward feeding an ever-growing population in Africa and across the world. With the high cost of carrying out breeding research, establishing low-cost, flexible genotyping platforms in small, public, and regional laboratories can stimulate the application of molecular breeding in developing countries. These laboratories can serve plant breeding projects requiring low- to medium-density markers for MAS and QC activities.

Contributed by Timilehin Osunde and Iyaniwura Savage


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Olaosebikan, Olamide

Olamide Deborah Nwanze est une chercheuse principale spécialisée dans la recherche sur l'approche "genre" afin d'éclairer les politiques de sélection participative et inclusive, de développement de variétés et de systèmes semenciers concernant les cultures de racines, tubercules et bananes (RTB) au siège de l'Institut International d'Agriculture Tropicale, à Ibadan, au Nigeria. Elle est candidate au doctorat à l'Université d'Ibadan et titulaire d'un master et d'un diplôme d'ingénieur agronome en vulgarisation agricole et développement rural. Olamide est membre du programme African Women in Agricultural Research and Development – Gender Responsive Agricultural Systems Policy (SAISIE DE RÉCOMPENSEet les Chercheuses Sensibles au Genre Équipées pour la Transformation Agricole (SUPER. Elle cherche à appliquer ses apprentissages en matière d’approche genre, recherche sensible au genre, et expertise en développement et examen de politiques pour faciliter l’accès et l’adoption par les femmes, les jeunes, les enfants et les groupes sociaux vulnérables aux innovations agricoles qui garantissent la sécurité alimentaire, nutritionnelle, des revenus et des moyens de subsistance en Afrique. Ses rôles actuels comprennent le mentorat de chercheurs stagiaires, le développement de guides et manuels de formation, la mise en œuvre et l'adaptation de cadres et d'outils genre, l'engagement des acteurs de la chaîne de valeur en tant que partenaires de la science citoyenne, l'examen et la refonte des politiques, la gestion et l'analyse des données. Ses recherches actuelles portent sur les méthodes mixtes ainsi que sur les approches participatives et interdisciplinaires pour saisir et mettre en évidence les dynamiques de genre, les besoins, les préférences et les défis rencontrés par les parties prenantes au sein de la chaîne de valeur des moyens de subsistance agricoles afin de prioriser des stratégies axées sur le genre dans les programmes de sélection, la conception et la mise en œuvre des politiques.

À l'IITA, elle contribue à la mise en œuvre du CGIAR Initiative d'Élevage Accéléré et Innovation génétique Programmes ; recherche participative et genre au sein des Prochaine Génération ManiocHarvestPlusRTBAliments, et Tricot-ClimMob 1000Fermes Projets ; et la communication des connaissances sur le genre via le Série de webinaires G-LENS, vidéo documentaire, notes de politiquepublications, et blogs.

 

Publications récentes

de Sousa, K., van Etten, J., Manners, R. Bello, A., Teeken, B., Olaosebikan, O., et al. 2024. L'approche tricot : un cadre agile pour les essais décentralisés à la ferme soutenus par la science citoyenne. Une rétrospective. Agron. Sustain. Dev. 44, 8. https://doi.org/10.1007/s13593-023-00937-1

Madu, T., Onwuka, S., Nwafor, S., Onyemauwa, N., Ejechi, M., Ofoeze, M., Ukeje, B., Eluagu, C., Olaosebikan, O., Okoye, B., 2024. Les études sur les consommateurs inclusifs en matière de genre améliorent l'amélioration du manioc au Nigeria dans : Frontiers in Sociology, volume 9, numéro : 1224504, doi : 10.3389/fsoc.2024.1224504

Olaosebikan, O. ; Bello, A. ; Utoblo, O. ; Okoye, B. ; Olutegbe, N. ; Garner, E. ; Teeken, B. ; Bryan, E. ; Forsythe, L. ; Cole, S. ; Madu, T. 2023. Facteurs de stress et résilience au sein de la chaîne de valeur du manioc au Nigeria : Caractéristiques préférées des variétés de manioc et stratégies de réponse des hommes et des femmes pour informer l'amélioration variétale. Sustainability 15, 7837. https://doi.org/10.3390/su15107837

Okoye, B., Ofoeze, M., Ejechi, M., Onwuka, S., Nwafor, S., Onyemauwa, N., Ukeje, B., Eluagu, C., Obidiegwu, J.*, Olaosebikan, O., Madu, T.* 2023. Priorisation des traits préférés dans la chaîne de valeur de l'igname au Nigeria : une analyse de la situation en matière de genre in: Frontiers in Sociology, volume 8, numéro : 1232626, pages 1 – 9, ISSN 2297-7775, 2023. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fsoc.2023.1232626/full

Olaosebikan, O., Bello, A. A., de Sousa, K., Ndjouenkeu, R., Adesokan, M., Alamu, E. O., Agbona, A., van Etten, J., Kegah, F. N.*, Dufour, D., Bouniol, A., Teeken, B. 2023. Acceptabilité par les consommateurs des produits alimentaires à base de gari-eba de manioc dans des contextes culturels et environnementaux variés en utilisant l'approche triade de comparaison des technologies (tricot) dans : Journal of the Science of Food and Agriculture,

Teeken, B., Olaosebikan, O., Bello, A. A., Madu, T.*, Cole, S. M. 2023. Évaluation qualitative de la positionnalité et des préférences des dyades en relation avec les activités liées au manioc : travailler avec des scientifiques citoyens du procès tricot https://hdl.handle.net/10568/138326 Type : Manuel

Bouniol, A., Ceballos, H., Bello, A. A., Teeken, B., Olaosebikan, O., Owoade, D., Agbona, A., Fotso Kuate, A., Madu, T.*, Okoye, B.*, Ofoeze, M.*, Nwafor, S.*, Onyemauwa, N.*, Adinsi, L.*, Forsythe, L., Dufour, D. 2023. Impact variétal sur le travail des femmes, la charge de travail et la pénibilité associée dans le traitement des plantes à racines, tubercules et bananes : focus sur le manioc en Afrique subsaharienne dans : Journal of the Science of Food and Agriculture, pages 1 – 25, ISSN 0022-5142,

Bello, A. A., Agbona, A., Olaosebikan, O., Edughaen, G., Dufour, D., Bouniol, A., Iluebbey, P., Ndjouenkeu, R.*, Rabbi, I. Y., Teeken, B. 2023. Effets génétiques et environnementaux sur la productivité de la transformation et le rendement des produits alimentaires : la pénibilité du travail des femmes dans : Journal of the Science of Food and Agriculture, pages 1 – 32, ISSN 0022-5142, 5

Cavicchioli, M., Zimbiti, T., Teeken, B., Nwanze, D.O., Liani, M., Parkes, E. & Bello, A. 2023. Rapport sur la formation en sélection génétique sensible au genre à l'IITA. Genetic Resources Center, IITA-HQ, Ibadan, 21-23 septembre 2022. Ibadan, Nigéria : IITA, (34 p.).https://hdl.handle.net/10568/131368

Agbona, A. Peteti P., Teeken B., Olaosebikan O. Bello, A. A., Parkes, E., Rabbi, I. Y., Mueller, L., Egesi, C., Kulakow, P. 2022. Gestion des données dans les programmes d'amélioration des cultures RTB africaines multidisciplinaires. In : Williamson, H.F., Leonelli, S. (eds) Towards Responsible Plant Data Linkage: Data Challenges for Agricultural Research and Development. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-13276-6_5

Lora Forsythe, Pricilla Marimo, Sarah Mayanja, Olamide D. Olaosebikan, Esme Stuart, Bela Teeken, Benjamin Okoye, Tessy Madu, (2021). Analyse transversale du genre dans RTBfoods Étape 2 Cartographie des genres sur les produits RTB. Comprendre les moteurs des préférences en matière de traits et le développement de profils de produits RTB multi-utilisateurs, WP1. Londres, Royaume-Uni : Rapport scientifique de terrain RTBfoods, 30 p.

Teeken, B., Garner, E., Agbona, A., Balogun, I., Olaosebikan, O., Bello, A., Madu, T., Okoye, B., Egesi, C., Kulakow, P. et Tufan, H.A. 2021. Au-delà des “ traits des femmes ” : explorer comment le genre, les différences sociales et les caractéristiques des ménages influencent les préférences pour les traits. Frontiers Systèmes alimentaires durables 5:740926. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.740926

Teeken, B., Agbona, A., Bello, A., Olaosebikan, O., Alamu, E., Adesokan, M., Awoyale, W., Madu, T., Okoye, B., Chijioke, U., Owoade, D., Okoro, M., Bouniol, A., Dufour, D., Hershey, C., Rabbi, I., Maziya‐Dixon, B., Egesi, C., Tufan, H. et Kulakow, P. (020. Comprendre les préférences variétales du manioc par le classement par paires du gari-eba et du fufu préparés par des agriculteurs-transformateurs locaux. Int J Food Sci Technol. https://doi.org/10.1111/ijfs.14862

Bela Teeken, Olamide Olaosebikan, Ireti Balogun, Benjamin Okoye, Tessy Madu, Steven Cole, Abolore Bello, Elizabeth Parkes. (2020). Pilotage des outils de profil client et produit G+ pour l'amélioration sensible au genre du manioc au Nigeria. Nigeria : Institut international d'agriculture tropicale (IIAT). https://hdl.handle.net/20.500.11766/13000