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Melhoramento da fixação de nitrogênio em feijoeiro (Phaseolus vulgaris l.) análise quantitativa e mapeamento de genes da nodulação

Processo: 92/03792-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de maio de 1993 - 30 de junho de 1997
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Genética - Genética Quantitativa
Pesquisador responsável:Tsai Siu Mui
Beneficiário:Tsai Siu Mui
Instituição-sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):94/03980-3 - Mapeamento por substituição de genes de resistência a bacteriose e nodulação em feijoeiro (Phaseolus Vulgaris L.), BP.MS
Assunto(s):Fixação de nitrogênio  Rhizobium  Xanthomonas campestris  Feijão  Phaseolus vulgaris 

Resumo

O estudo do controle genético da Fixação Biológica de N2 (FBN) pela planta tem avançado muito nos últimos anos através da experimentação com técnicas principalmente celulares, acopladas a técnicas moleculares em Rhizobium. O processo da FBN já tem alguns resultados práticos em mãos, outros em vista. Por exemplo, através de técnicas moleculares, uma maior produção em alfafa foi obtida com a inserção do gene nifA; a utilização de mutantes (sensiveis a succinato) de Rhizobium e Bradvrhizobium induziu a uma maior capacidade competitiva da bactéria introduzida, com formação de maior número de nódulos, e, consequentemente, aumento da produção. Em outros resultados promissores desta vez relacionados com a planta, estão incluidos aqueles recentemente encontrados por geneticistas moleculares, que demonstraram ser a transcrição de genes do Rhizobium determinantes da nodulação controlada por flavonoides especificos, produzidos pela planta hospedeira (Long, 1989). A ideia de que a FBN pelas leguminosas pode ser melhorada através de cruzamento genético é de data recente e surgiu após os resultados em algumas leguminosas forrageiras - alfafa e trevo, associados com a produção de biomassa (Barnes et aI 1984; Mytton 1984). Estudos com a ervilha e soja e mais recentemente feijoeiro revelaram uma alta variabilidade da simbiose (medida por diversos parametros), com grande potencial para transferência dessa caracteristica em hospedeiros com caracteristicas agronômicas esuperiores (McFerson et aI. 1982; Graham e Temple 1984; Bliss 1985). Com o desenvolvimento de um mapa de ligação do genoma do feijão comum nos laboratórios do Dr. Paul Gepts (Univ. of California - Davis, EUA), do qual participamos (Nodari et aI. 1992b), foi possível localizar quatro loci putativos para a característica quantitativa (QTL- Quantitative Trait Loci) de número de nódulos formados pelo Rhizobium. Foi demonstrada também número de nódulos formados pelo Rhizobium. Foi demonstrada também a correlação entre nodulação e a susceptibilidade ao Xanthomonas campestris pv. phaseoli, idéia que já se tinha anteriormente da semelhança entre susceptibilidade da planta A infecção pelo Rhizobium e a patógenos bacterianos. Foram identificadas 4 regiões onde atuariam os QTLs quanto à susceptibilidade à bacteriose, uma das quais mapeada na mesma região do cromossoma para número de nódulos, que por sua vez também atuaria na expressão da faseolina e de outro QTL - tamanho da semente. Por esses resultados, haveria ainda necessidade de se determinar a correlação entre baixa nodulação e resistência à bacteriose provocada por X. campestris pv. phaseoli usando outras populações com semelhantes históricos de seleção genética. Uma análise genética complementar sobre efeitos pleitrópicos ou simplesmente de ligação seria importante para dirigir o método a ser adotado em programas futuros de melhoramento. Materiais geneticamente alterados tais como um mutante não nodulante (nod) seriam usados em cruzamentos específicos para esse estudo. O efeito do maior fator de estresse sobre a nodulação, N-mineral, será estudado usando uma sub-dose deletéria para o processo nas progênies F3 do cruzamento BAT-93 x JaIo EEP558, para construção de novo mapa. De forma semelhante ao desenvolvimento de QTLs para Rhizobium (nodulação), pretendemos determinar a ocorrência de infecção micorrízica em parentais usados nos cruzamentos entre diferentes raças de feijão (andinos, meso-americanos e selvagem), e se observada variação, mapear também essa característica no mapa de ligação de Jalo EEP558 e BAT-93 já existente. (AU)

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