Análise genética e identificação de regiões genômicas que conferem resistência a Phytophthora capsici em ‘Criollo de Morelos 334’ (Capsicum annuum)

Abstract

Com o objetivo de estudar o efeito do parental suscetível e a genética da resistência de ‘Criollo de Morelos 334’ (CM334) a P. capsici por meio de análise mendeliana e mapeamento de QTLs (“Quantitative trait loci”), duas linhagens, L-3436 e L-3513, e um cultivar, California Wonder (CW), foram utilizados em cruzamentos com CM334. Experimentos de inoculação com suspensões de zoósporos aplicadas ao solo ou atomizadas na parte aérea das plantas confirmaram a resistência de CM334 e revelaram o seguinte gradiente de suscetibilidade, do mais para o menos suscetível: L-3513 > CW > L-3436. Em experimentos de inoculação via solo, esse mesmo gradiente foi observado para os híbridos F1 entre CM334 e esses três parentais bem como para as respectivas gerações F2 e retrocruzamentos, evidenciando a importância do parental recorrente no melhoramento para incorporação de resistência a P. capsici. Segregações observadas em inoculações em bandejas não puderam ser explicadas por nenhum dos modelos genéticos sugeridos previamente para a resistência de CM334 a P. capsici. Em plantas inoculadas individualmente em copos plásticos de 500 mL, entretanto, os resultados ajustaram-se a um modelo de herança com dois genes dominantes independentes para o cruzamento entre L-3436 e CM334, cada um herdado de um dos parentais, sugerindo que as condições de inoculação tem grande efeito sobre os resultados. Uma população de 114 plantas F2 do cruzamento entre L-3436 e CM334 foi utilizada para a análise de ligação a partir de 174 marcadores RAPD (“Random Amplified Polymorphic DNA”), distribuídos em dois mapas contendo cada um apenas marcadores em fase de acoplamento, com cobertura total de pelo menos 497 cM. As 114 famílias F3 colhidas nessas plantas foram utilizadas para a avaliação de resistência no colo e raízes em três experimentos independentes, apresentando distribuições aproximadamente contínuas de valores de porcentagem de sobrevivência. Algumas famílias transgressivas foram mais resistentes que CM334. A análise de QTLs revelou regiões significativamente associadas a resistência em pelo menos dois experimentos nos grupos de ligação 2C e 2L, 4L, 10C, 11C e 11L, explicando individualmente de 9,4 a 24% da variância fenotípica de acordo com a análise de regressão linear simples ou de 9,2 a 65,4% de acordo com o mapeamento de intervalo no programa MAPMAKER/QTL 1.1. Outras quatro regiões foram significativas em apenas um dos experimentos. Detectaram-se QTLs originários de CM334 e de L-3436, confirmando a contribuição de ambos os parentais para a resistência. Várias plantas resistentes da população de mapeamento puderam ser selecionadas com base nos fenótipos moleculares dos marcadores significativos nos grupos 2C, 11L, 4L e 10C.

In order to evaluate the effect of different genetic backgrounds on the resistance to P. capsici, to study the inheritance of the resistance and to identify QTLs contributing to resistance, two bell pepper lines, L-3513 and L-3436, and one cultivar, California Wonder (CW), were crossed to one line of the resistant Capsicum annuum introduction ‘Criollo de Morelos 334’ (CM334). The resistance of CM334 was confirmed in inoculations made by distributing zoospore suspensions near the base of the plants or by spraying them on the leaves and stems. A gradient of susceptibility with L-3513 > CW > L-3436, from the most to the least susceptible, was observed among the other parents. The same gradient was observed on the F1 hybrids between CM334 and these three varieties and also on the corresponding F2 and backcrosses, showing the importance of the recurrent parent on breeding for resistance to P. capsici. Segregation ratios observed in experiments in plastic trays did not fit to any of the inheritance models previously proposed to explain the genetics of the resistance of CM334 to P. capsici. When plants were inoculated individually in plastic pots of 500 mL, an inheritance model with two dominant genes, each one inherited from one of the parents, explained the results observed for the cross L-3436 x CM334, suggesting that inoculation conditions have a great effect on the results. A mapping population of 114 F2 plants from the cross L-3436 x CM334 was used for linkage analysis of 174 RAPD (Random Amplified Polimorphic DNA) markers, which were separated in two coupling-phase maps covering 497 cM of pepper genome. Root and crown resistance of each of the 114 F2 plants from the mapping population was evaluated in three independent inoculations of the respective selfed F3 lines, resulting in nearly continuous frequency distributions for values of percent of survival. Transgressive F3 lines showing percents of survival higher than that observed in CM334 were detected. QTL analysis uncovered regions consistently contributing to resistance in linkage groups 2C e 2L, 4L, 10C, 11C e 11L, each explaining alone 9,4 to 24% of total phenotypic variance according to simple regression analysis or 9,2 to 65,4% according to interval analysis performed by MAPMAKER/QTL 1.1. QTLs from L-3436 and CM334 were detected, confirming the important contribution of both parents to the resistance. Many resistant plants from the mapping population could be selected by their molecular phenotype for significative markers on linkage groups 2C, 11L, 4L e 10C.