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Scientists make breakthrough in identifying first-ever genetic markers associated with resistance to two deadly cassava viral diseases
août 23, 2017

Dar es Salaam – Why are these two cassava varieties—Namikonga and Albert—grown by farmers in Tanzania, able to withst and the devastating Cassava Brown Streak Disease (CBSD) and Cassava Mosaic Disease (CMD), respectively, while other varieties cannot? A team of scientists that has been studying their DNA have successfully identified the genetic markers linked to their resistance to each of the viral disease. The markers  can be used to speed up the often long and expensive conventional breeding for cassava varieties with dual resistance to the diseases.

Picture of Cassava roots affected by CBSD which causes a dry brown root
Cassava roots affected by CBSD which causes a dry brown root

Namikonga and Albert, which are genetically related, have been grown by farmers in areas that are hotspots for the two viral diseases for many decades and have shown high resistance despite being subjected to the diseases for a long period. Namikonga is tolerant to CBSD but highly susceptible to CMD while in contrast, Albert is highly susceptible to CBSD but resistant to CMD.

The international team, drawing scientists from Tanzania, Kenya, South Africa, and the United States, crossed the two Tanzanian varieties and studied a large population of the progeny over two seasons in two disease hotspot areas in the country. They detected the main resistance to CBSD on chromosomes 2 and 11 and that of CMD on chromosome 12. Several other genomic regions in different chromosomes had a minor influence on the expressed resistance.

The team has published their findings in a paper “QTL associated with resistance to cassava brown streak and cassava mosaic diseases in a bi-parental cross of two Tanzanian farmer varieties, Namikonga and Albert” in the Theoretical and Applied Genetics: International Journal of Plant Breeding Research.

CMD and CBSD are among the greatest constraints to cassava production crop in East, Central and Southern Africa where cassava is a major crop for both food and, income for millions of small-holder farmers as nearly all cassava varieties grown by farmers are susceptible to either one or both diseases. In Tanzania, the second largest producer of cassava in East Africa after Ug anda, the diseases have reduced cassava yield by over a half from 10.5 tons/hectare to only 5.5 tons/hectare in the last twenty years.

Efforts to control the diseases in East Africa were initiated in the early 1930s at the East African Cassava Research Institute at Amani in North-eastern Tanzania.     Due to a lack of resistance in cassava varieties, the breeders made crosses with wild cassava species and they successfully developed several hybrids. Namikonga is suspected to be one of them but has subsequently been adopted by the local communities and given a local name. To date, Namikonga is one of the best sources of CBSD resistance in conventional breeding programs. Namikonga and Albert are genetically related through a West African cassava variety TME117.

“The studies have enabled us to better underst and the location of genes we suspect are associated with resistance to CBSD in the DNA of the farmer-preferred cassava variety, Namikonga, and CMD in the variety Albert. Once validated, this will help speed up breeding through marker-assisted selection (MAS) which shortens the breeding cycle and reduces the offspring population that breeders have to work with. Breeders will be able to quickly narrow down from the thous ands of offspring to only those with the desired markers,” says Esther Masumba, a molecular breeder from the Ministry of Agriculture, Livestock and Fisheries, Tanzania. She was part of the research team and conducted this study as part of her PhD studies at the University of Pretoria, South Africa.

Most of the cassava breeding programs in Africa use purely conventional breeding methods that are laborious and expensive due to long breeding cycles and the need for large field trials. The application of molecular markers in breeding and selection of crop varieties can both reduce breeding time and costs.

“We are very happy with the findings of our studies which are a result of over six years of research. It is an important milestone in the efforts to revive cassava production in East, Central, and Southern Africa where the two diseases are still a major problem that continues to threaten the region’s food security”.

“For West Africa, where there is great fear of CBSD spreading and with devastating effects on the food security, the markers can assist in pre-emptive breeding,” adds Morag Ferguson a molecular breeder from the International Institute of Topical Agriculture (IITA) and also one of the team members.

The research team will now continue to validate these markers for their applicability in marker assisted breeding (MAB).

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À propos de l'IITA

The International Institute of Tropical Agriculture (IITA) is a not-for-profit institution that generates agricultural innovations to meet Africa’s most pressing challenges of hunger, malnutrition, poverty, and natural resource degradation. Working with various partners across sub-Saharan Africa, we improve livelihoods, enhance food and nutrition security, increase employment, and preserve natural resource integrity. IITA is a member of CGIAR, a global agriculture research partnership for a food secure future.

For more information, please contact: Catherine Njuguna, IITA communication Officer for Eastern Africa, c.njuguna@cgiar.org / Katherine Lopez, Head of Communication, k.lopez@cgiar.org


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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.

 

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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