Mapeamento de QTLs em população derivada de cruzamento comercial bi-parental em cana-de-açúcar

Autor(es)

Thiago Willian Almeida Balsalobre

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2016-11-29

Membros da banca

Anete Pereira de Souza; Renato Vicentini; Marcelo Menossi; Roberto Giacomini Chapola; João Ricardo Bachega Feijó Rosa

• Orientador: Monalisa Sampaio Carneiro; Anete Pereira de Souza

Resumo

A cana-de-açúcar é uma fonte renovável de energia e com potencial para expansão. A complexidade genética da cana-de-açúcar decorrente de seu alto nível de ploidia e aneuploidia, aliada à natureza quantitativa da maioria dos caracteres agronômicos tem dificultado, atualmente, a obtenção de elevados índices de ganho genético através do melhoramento convencional. O desenvolvimento de marcadores moleculares e a construção de mapas genéticos podem auxiliar na elaboração de estratégias a serem introduzidas nos programas de melhoramento de forma a aumentar a eficiência dos processos de seleção e acelerar o desenvolvimento de novas cultivares. Desta forma, a proposta desta tese foi a construção de um mapa genético em cana-de-açúcar visando a identificação de regiões genômicas que controlam características de interesse através do mapeamento de QTL (Quantitative Trait Loci). Uma população de cana-de-açúcar com 153 indivíduos oriundos do cruzamento comercial bi-parental entre as cultivares SP80-3280 e RB835486 foi utilizada para alcançar os objetivos citados. O experimento de campo foi instalado em duas localidades, Araras-SP e Ipaussu-SP, usando o delineamento de blocos aumentados incompletos com 3 repetições. As avaliações fenotípicas foram realizadas ao longo de três anos (2011, 2012 e 2013). Empregou-se a abordagem de modelos mistos para análise das características fenotípicas relacionadas com componentes de produção e resistência à ferrugem marrom. Os dados de severidade à ferrugem marrom foram analisados, como uma primeira abordagem, via modelo misto linear generalizado. As estimativas de herdabilidade das características fenotípicas foram altas, variando de 0.78 (altura de colmos) a 0.92 (diâmetro de colmos), e a análise de severidade à ferrugem marrom mostrou que 66% dos clones possuem, no mínimo, 90% de probabilidade de serem resistentes à doença. Para construção do mapa genético integrado foram utilizados marcadores moleculares do tipo microssatélites (Simple Sequence Repeats, SSR), TRAP (Target Target Region Amplification Polymorphism), além de SNPs (Single Nucleotide Polymorphims) e indels (inserções e deleções) oriundos da técnica de GBS (Genotyping-by-Sequencing). Para descoberta de marcadores baseados em GBS foram utilizadas quatro pseudo-referências: genoma de sorgo (Sorghum bicolor), genoma metil-filtrado da cana-de-açúcar, transcriptoma da cana-de-açúcar (RNAseq) e sequências do projeto SUCEST. A ploidia e dosagem de cada loco bi-alélico foi estimada através do software SUPERMASSA. Utilizando o software Onemap (v. 2.0-4) e empregando-se LOD > 9.0 e fração de recombinação < 0.10 foram mapeados 993 marcadores em dose única. Estes foram agrupados em 223 grupos de ligação e 18 grupos de homo(eo)logia. A extensão total do mapa foi 3,682.04 cM e a densidade de marcadores foi de 3.70 cM. Utilizando mapeamento por intervalo composto (Composite Interval Mapping, CIM) foram mapeados sete QTLs considerando quatro das 11 características fenotípicas avaliadas. Os resultados sugerem a presença de um QTL estável entre locais para conteúdo de sólidos solúveis (BRIX) e para teor de sacarose (POL%C). Além disso, QTLs para BRIX e teor de fibra (FIB) tiveram marcadores associados com genes candidatos com grande potencial de validação e consequente uso no melhoramento molecular de cana-de-açúcar. Este estudo é o primeiro a reportar o uso de GBS para descoberta de variantes em larga escala e genotipagem de uma população de cana-de-açúcar com posterior análise de mapeamento por intervalo composto (AU)

• Processo FAPESP: 10/50091-4 - Mapeamento de QTLs em população derivada de cruzamento comercial bi-parental em cana-de-açúcar
• Beneficiário: Thiago Willian Almeida Balsalobre
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto