Different Haplotypes of Vrn-1 and Fr-2 Affect Wheat Freezing Tolerance

Freezing tolerance is an important trait for temperate cereals grown in regions with severe winters. 

In wheat, the main loci associated with freezing tolerance are Frost resistance-1 (Fr-1)and 

Frost resistance-2 (Fr-2). The freezing tolerance effect of Fr-1 is believed to be a pleiotropic effect

 of Vrn-1. Vrn1alleles for spring growth habit result in an earlier transition to the reproductive phase, 

which is associated with lower levels of frost tolerance. The Fr-2locus includes a cluster of 11-13 

tandem CBF genes that play important roles on the regulation of downstream Cold resistant (COR) 

genes. We detected two haplotypes at the Fr-A2 locus characterized by 8 SNP and 2 indels.At the

 Fr-B2locus we identified large deletion events that were associated with differences in freezing

 tolerance. A global collection of 113 common wheat accessions was used to test the association

 between the different haplotypes at Vrn-A1, Fr-A2, and Fr-B2 and survival in artificial freezing trials.

 Haplotype differences at the three loci were found have stronger effects within the winter wheat group

 than within the spring wheat group. Differences at Fr-B2 could not be tested statistically because we 

only found one winter accession with the Fr-B2 deletion, however among the spring lines,the large deletion 

of CBF genes in Fr-B2 significantly reduced frost tolerance. Fr-A2alleles also showed a significant effect on 

frost tolerance, but the differences were smaller.Significant interactions were detected among the different

loci. The information generated in this study can be used to improve frost tolerance in wheat breeding 

programs.