Marcadores microssatélites em estudos de diversidade, mapeamento genético e análises de QTLs em Coffea canephora

Abstract

O uso de marcadores moleculares em estudos genético apresenta-se como uma técnica potencialmente capaz de auxiliar no melhoramento genético de Coffea canephora. Neste contexto, os marcadores microssatélites (SSR) tem sido preferencialmente escolhidos, pois agregam qualidades importantes, dentre as quais se destacam a reprodutibilidade, altos níveis de polimorfismos, expressão codominante e multialelismos. Em programas de melhoramento genético essa tecnologia pode ser utilizada para diferentes finalidades com destaque para os estudos de diversidade genética, que auxiliam na avaliação dos recursos genéticos disponíveis e seleção de potenciais genitores; e nas análises de QTLs, que permitem a elucidação do caráter quantitativo e utilização dessas informações em programas de seleção assistida por marcadores (SAM) e clonagem posicional de genes. Neste sentido o presente trabalho teve como objetivo geral demonstrar a aplicação dos marcadores microssatélites em estudos de diversidade, mapeamento genético e análises de QTLs em C. canephora. Nos estudos de diversidade genética, apresentados no capítulo 1, o resultado da codificação de dados nas avaliações de germoplasma foi mensurado e observou-se uma perda significativa de informações genéticas, o que influencia no manejo e caracterização dos recursos genéticos armazenados nas coleções. Para os estudos de mapeamento e análises de QTLs, apresentados no capítulo 2, os marcadores SSR foram utilizados para a construção do mapa de ligação genético e identificação de fatores genéticos associados à resistência à ferrugem (Hemileia vaxtatrix), que atualmente é a principal doença foliar do cafeeiro. Neste estudo, progênies de irmãos completos de uma população de melhoramento do Incaper (Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural) foram genotipadas e fenotipadas, considerando componentes de resistência avaliados em campo e em laboratório. O resultado do mapeamento de QTL foi a identificação, no grupo de ligação 1, de QTLs significativos para todas as características consideradas no estudo, o que tornou essa região genômica potencialmente útil em estudos de clonagem posicional ou SAM, em programas de melhoramento genético. Por fim, visto a importância dos marcadores moleculares nos estudos com cafeeiros, no capítulo 3, foi descrito um conjunto de 101 novos primers SSRs, minerados de sequencias expressas (EST) do Projeto Brasileiro do Genoma Café. O nível de polimorfismos, a taxa de transferabilidade e sua aplicação em estudos de caracterização molecular e mapeamento genético dentro do gênero Coffea foram considerados e mostrou que os EST-SSR descritos são ferramentas de grande valia para estudos genéticos com cafeeiros. Dessa forma, os resultados obtidos nesse estudo são importantes para os estudos genéticos dentro da espécie, uma vez que foram disponibilizados conhecimentos importantes que tangem o manejo de germoplasmas, seleção de genótipos resistentes à ferrugem, diversidade genética e seleção assistida por marcadores moleculares.

The use of molecular markers in genetic studies is a important technique that is able to assist the breeding programs of Coffea canephora. In this context, the microsatellite (SSR) has been preferentially chosen because have reproducibility, high levels of polymorphism, codominant expression and multialelismos. In breeding programs, this technology can be used for different purposes. In genetic diversity studies, it is important for evaluation the genetic resources and selection of potential parents for crossings. In analysis of QTL, it allows the elucidation of quantitative trait and this information can be used in programs that aiming the marker assisted selection (MAS) or positional cloning of genes. In this sense, the present study aimed to demonstrate the application of microsatellite markers in diversity studies, genetic mapping and QTL analysis in C. canephora. In genetic diversity studies, presented in Chapter 1, the result of the transformation of data ) was measured in germplasm studies. We observed a significant loss of genetic information, which influences the management and characterization of genetic resources stored in this collections. In the QTL and mapping studies, presented in Chapter 2, the SSR markers were used to construct the genetic linkage map and identification of genetic factors associated with resistance to coffee leaf rust (Hemileia vaxtatrix), which is the major foliar disease coffee. In this study, we used a population of full-sib progenies, that is maintained in the Incaper (Institute, Technical Assistance and Rural Extension of the Espírito Santo State). This population was phenotyped, considering the components of resistance evaluated in field and in laboratory. We identify, in linkage group 1, a significant QTL for all traits considered in this study and this genomic region is potentially useful in studies of positional cloning or MAS in breeding programs. Finally, because the importance of molecular markers in studies with coffee, in chapter 3, we described a set of 101 new SSRs primers, mined from expressed sequences (EST) Coffee Genome Brazilian Project. The level of polymorphisms, the rate of transferability and its application in studies of molecular characterization and genetic mapping within the genus Coffea were considered. The EST-SSR showed that are a powerfull tools for genetic studies with coffee. Thus, the results obtained in this study are important for genetic studies within species, since they were made available important knowledge that can be used in germplasm management, selection of genotypes resistant to rust, genetic diversity and molecular marker-assisted selection.