'Speed breeding' (SB) shortens the breeding cycle and accelerates crop research through rapid generation advancement. SB can be carried out in numerous ways, one of which involves extending the duration of plants' daily exposure to light, combined with early seed harvest, to cycle quickly from seed to seed, thereby reducing the generation times for some long-day (LD) or day-neutral crops. In this protocol, we present glasshouse and growth chamber-based SB approaches with supporting data from experimentation with several crops. We describe the conditions that promote the rapid growth of bread wheat, durum wheat, barley, oat, various Brassica species, chickpea, pea, grass pea, quinoa and Brachypodium distachyon. Points of flexibility within the protocols are highlighted, including how plant density can be increased to efficiently scale up plant numbers for single-seed descent (SSD). In addition, instructions are provided on how to perform SB on a small scale in a benchtop growth cabinet, enabling optimization of parameters at a low cost.

Abstract Plant nucleotide-binding leucine-rich repeat immune receptors (NLRs) directly or indirectly recognize pathogen-secreted effector molecules to initiate plant defense. Recognition of multiple pathogens by a single NLR is rare and usually occurs via monitoring for changes to host proteins; few characterized NLRs have been shown to recognize multiple effectors. The barley NLR Mla has undergone functional diversification and Mla alleles recognize host-adapted isolates of barley powdery mildew ( Blumeria graminis f. sp. hordei; Bgh ). Here, we show that Mla3 also confers resistance to rice blast ( Magnaporthe oryzae ) in a dosage dependent manner. Using a forward genetic screen, we discovered that the recognized effector from M. oryzae is PWL2 , a host range determinant factor that prevents M. oryzae from infecting weeping lovegrass ( Eragrostis curvula ). Mla3 has therefore convergently evolved the capacity to recognize effectors from diverse pathogens.

Abstract In the evolution of land plants, the plant immune system has experienced expansion in immune receptor and signaling pathways. Lineage-specific expansions have been observed in diverse gene families that are potentially involved in immunity, but lack causal association. Here, we show that Rps8 -mediated resistance in barley to the fungal pathogen Puccinia striiformis f. sp. tritici (wheat stripe rust) is conferred by a genetic module: LRR-RK and Exo70FX12 , which are together necessary and sufficient. The Rps8 LRR-RK is the ortholog of rice extracellular immune receptor Xa21 and Exo70FX12 is a member of the Poales-specific Exo70FX clade. The Exo70FX clade emerged after the divergence of the Bromeliaceae and Poaceae, and comprises from 2 to 75 members in sequenced grasses. These results demonstrate the requirement of a lineage-specific Exo70FX12 in Rps8 LRR-RK immunity and suggest that the Exo70FX clade may have evolved a specialized role in receptor kinase signaling.

To meet the challenge of feeding a growing population, breeders and scientists are continuously looking for ways to increase genetic gain in crop breeding. One way this can be achieved is through 'speed breeding' (SB), which shortens the breeding cycle and accelerates research studies through rapid generation advancement. The SB method can be carried out in a number of ways, one of which involves extending the duration of a plant's daily exposure to light (photoperiod) combined with early seed harvest in order to cycle quickly from seed to seed, thereby reducing the generation times for some long-day (LD) or day-neutral crops. Here we present glasshouse and growth chamber-based SB protocols with supporting data from experimentation with several crop species. These protocols describe the growing conditions, including soil media composition, lighting, temperature and spacing, which promote rapid growth of spring and winter bread wheat, durum wheat, barley, oat, various members of the Brassica family, chickpea, pea, grasspea, quinoa and the model grass Brachypodium distachyon. Points of flexibility within the protocols are highlighted, including how plant density can be increased to efficiently scale-up plant numbers for single seed descent (SSD) purposes. Conversely, instructions on how to perform SB on a small-scale by creating a benchtop SB growth cabinet that enables optimization of parameters at a low cost are provided. We also outline the procedure for harvesting and germinating premature wheat, barley and pea seed to reduce generation time. Finally, we provide troubleshooting suggestions to avoid potential pitfalls.

Puccinia striiformis f. sp. hordei, the causal agent of barley stripe rust, is a destructive fungal pathogen that significantly affects barley cultivation. A major constraint in breeding resistant cultivars is the lack of mapping information of resistance (R) genes and their introgression into adapted germplasm. A considerable number of R genes have been described in barley to P. striiformis f. sp. hordei, but only a few loci have been mapped. Previously, Chen and Line (1999) reported two recessive seedling resistance loci in the Ethiopian landrace HOR 1428. In this study, we map two loci that confer resistance to P. striiformis f. sp. hordei in HOR 1428, which are located on chromosomes 3H and 5H. Both loci act as additive effect QTLs, each explaining approximately 20% of the phenotypic variation. We backcrossed HOR 1428 to the cv. Manchuria and selected based on markers flanking the RpsHOR128-5H locus. Saturation of the RpsHOR1428-5H locus with markers in the region found KASP marker K_1_0292 in complete coupling with resistance to P. striiformis f. sp. hordei and was designated Rps9. Isolation of Rps9 and flanking markers will facilitate the deployment of this genetic resource into existing programs for P. striiformis f. sp. hordei resistance.