Desenvolvimento de modelos genético-estatísticos e software para mapeamento de QTLs em cana-de-açúcar

Resumo

O Latoratório de Genética-Estatística localizado no Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ/USP), sob coordenação do prof. Dr. Antonio Augusto Franco Garcia, tem suas atividades voltadas para o desenvolvimento, adaptações e implementação de métodos genético-estatísticos que permitam utilizar as informações dos marcadores genéticos em programas de melhoramento, bem como o melhor entendimento da arquitetura genética dos caracteres quantitativos.Os estudos previligiam cana-de-açúcar por ser tratar de uma espécie autopoliploide e com genoma de alta complexidade, nesse contexto modelos genéticos-estatísticos desenvolvido para esta cultura podem ser utilizados como referencia para outras espécies poliploides de genoma menos complexo. Atualmente, a construção de mapas de ligação e mapeamento de QTLs nestas espécies baseiam-se em adaptações de espécies diploides, o que dificulta a compreensão do polimorfismo do genoma, assim como estudos para entendimento da arquitetura genética dos caracteres quantitativos em poliploides.Inicialmente, foi desenvolvido o módulo OneMap presente no ambiente estatístico R, o qual permite construir mapas genético considerando as possíveis segregações de marcadores moleculares, a partir de um cruzamento biparental entre indivíduos diploides. Esta abordagem é superior as abordagens apresentada na literatura, pois ao considerar um mapa de ligação composto por marcadores com diferentes segregações o polimorfismo genético encontrado neste cruzamento é melhor representado. Contudo, este módulo ainda não é capaz de realizar o mapeamento de QTLs, o que permitiria estudar a arquitetura genética de caracteres de interesse econômico.Numa primeira etapa o modelo desenvolvido por Gazaffi (2009), que permite realizar o Mapeamento por Intervalo Composto (CIM) em progênie de irmãos completos, será implementado no software R e de forma que haja integração com o módulo OneMap. Em etapa posterior também serão implementação de modelos para as análises de mapeamento de QTLs considerando conjuntamente vários fenótipos utilizando este mesmo modelo como ponto de partida, uma vez que modelos baseados em análise CIM são amplamente utilizado na literatura. Também serão desenvolvidos módulos para estudos de epistasia, neste caso, a metodologia considerada será o mapeamento por múltiplos intervalos (MIM) podendo considerar um ou mais caracteres em conjunto.Vale ressaltar que estas abordagens em desenvolvimento e brevemente implementadas são superiores as abordagens atualmente utilizadas para esta espécie, mas destaca-se que são abordagens baseadas em espécies diploides ou alopoliploides com comportamento diploide, de forma que ainda há a necessidade de desenvolvimento de modelos genéticos-estatísticos para cana-de-açúcar, uma vez que há padrões de segregação de locos diferentes aos considerados no cenário de espécies diploides.Durante este mesmo período serão contemplados estudos para desenvolvimento de modelos teóricos para a construção de mapas de ligação e mapeamento de QTLs considerando as segregações observadas em cana-de-açúcar, para futura implementação no módulo OneMap. A médio prazo espera-se o desenvolvimento de uma biblioteca no softare R, na qual permita construir mapas de ligação em populações diploides e autopoliploides, assim como realizar o mapeamento de QTLs, para uma ou mais caracteres simultaneamente considerando também suas possíveis interações. A implementação destes modelos em desenvolvimento são fundamentais para que outros grupos possam aplicar estas metodologias em outras culturas, o que permitiria a compreensão da base genética dos caracteres quantitativos em espécies poliploides, fornecendo subsídios para futuramente estas informações possam ser empregadas rotineiramente em programas de melhoramento genético vegetal.