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Tipo: Tese
Título: Associação genômica para resistência da soja a Meloidogyne javanica e Macrophomina phaseolina
Título(s) alternativo(s): Genomic association for soybean resistance to Meloidogyne javanica and Macrophomina phaseolina
Autor(es): Vinholes, Patrícia da Silva
Primeiro Orientador: Oliveira, Aluízio Borém de
Primeiro coorientador: Schuster, Ivan
Primeiro avaliador: Silva, Felipe Lopes da
Segundo avaliador: Montecelli, Tatiane Dalla Nora
Terceiro avaliador: Alves, Tatiane Cristina Albuquerque
Abstract: No Brasil, a soja [Glycine max (L.) Merrill] é um dos principais produtos agrícolas produzidos. Na década de 1990, foi o principal produto agrícola de exportação, aumentando a cada ano as áreas de soja. A cultura era cultivada no Sul, Sudeste e mais recentemente no Centro-Oeste. Atualmente, expandiu-se, além do Cerrado brasileiro, iniciando um novo ciclo em novas áreas, como Maranhão, Bahia, Tocantins, Piauí e Pará. Devido a essa importância do cultivo da soja, não somente no Brasil, muitos recursos para pesquisas foram disponibilizados, objetivando-se, cada vez mais, produzir cultivares mais adaptadas e produtivas. As doenças que ocorrem na cultura da soja causam, devido ao clima local, severos danos e perdas de produtividade. Entre esses prejuízos, as doenças de solo são extremamente importantes, pois se caracterizam por serem de difícil controle. Uma estratégia bastante efetiva para prevenir perdas de produtividade nesses casos é o uso de cultivares resistentes. Os fitonematoides Meloidogyne javanica são de ampla ocorrência no Brasil e responsáveis por perdas significativas em lavouras de soja. Outro patógeno importante no Brasil, com crescimento de sua ocorrência a cada ano, é o Macrophomina phaseolina. Estudos de identificação de fontes de resistência e de marcadores moleculares associados às características de interesse têm sido utilizados por pesquisadores com o objetivo de desenvolver cultivares resistentes. Para estudos de associação do genótipo com o fenótipo desejado, populações de cruzamentos têm sido desenvolvidas. Outra abordagem também importante é o estudo da resistência genética em populações não estruturadas, recomendadas para identificação de novas fontes de resistência. Devido ao elevado desequilíbrio de ligação presente neste tipo de população, as associações marcador x gene/QTLs são mais fortes em razão do pequeno tamanho dos bloci de desequilíbrio de ligação. Dessa forma, os objetivos deste estudo foram identificar e validar marcadores moleculares associados à resistência a Meloidogyne javanica e Macrophomina phaseolina em soja, de forma a estabelecer uma rotina de SAM para o melhoramento genético da cultura. Para o estudo sobre Meloidogyne javanica, foram utilizadas duas abordagens de populações, uma baseada em grupos de ligação, em que uma população, a partir de um cruzamento biparental, foi criada e outra, a partir de uma população não estruturada, composta por variedades de soja comercialmente importantes no Brasil. As famílias F2:3. foram obtidas do cruzamento entre MG/BR46 Conquista (resistente) x CD 204 (suscetível). Para cada família ou cultivar testada, plantas foram semeadas em tubetes individuais e, após 10 dias da semeadura, cada planta foi inoculada com ovos do nematoide. Trinta dias após a inoculação, as raízes foram analisadas. Foi utilizado o escore variando de 1 a 5, sendo 1 = 10% do sistema radicular com pequenas galhas; 2 = 10 a 25% do sistema radicular com pequenas galhas; 3 = 26 a 50% do sistema radicular com galhas; 4 = 51 a 90% do sistema radicular com grandes galhas; e 5 = 91 a 100% do sistema radicular com grandes galhas e apodrecimento de raiz. Para as análises de Macrophomina phaseolina, 169 variedades de soja foram distribuídas em duas linhas, com quatro repetições por cultivar, no Citrus Research Center − Agricultural Experiment Station (CRCAES), na Universidade da Califórnia, em Riverside, USA, em área com histórico de infestação por Macrophomina spp. Os sintomas de mortalidade foram avaliados por 12 semanas consecutivas a cada sete dias, após o surgimento da infecção. Os dados genotípicos da população estruturada (F2:3) utilizada para mapeamento de M. javanica foram obtidos com marcadores microssatélites. Os dados genotípicos das cultivares da população não estruturada foram obtidos através da plataforma Illumina iScan, em que cada amostra foi genotipada com 6.000 SNPs. Após as análises de segregação da população F2:3, observou-se que a resistência para Meloidogyne javanica presente na cultivar MG/BR46 Conquista é controlada por dois genes com efeitos combinados. Os marcadores Satt114, Satt335 e Satt374, localizados no grupo de ligação F, foram identificados como associados à resistência à nematoide de galhas para Meloidogyne javanica. Para o estudo de população não estruturada, foram encontrados 12 marcadores SNPs associados à resistência ao nematoide de galhas, localizados no cromossomo 13, também grupo de ligação F da soja. Para resistência a Macrophomina, foram identificados 12 marcadores SNPs associados à característica em estudo, sendo oito deles localizados no cromossomo 19 (grupo de ligação L), indicando essa região como forte candidata à presença de genes/QTLs com a presença de resistência a Macrophomina phaseolina. Os marcadores identificados como associados poderão ser aplicados diretamente nos Programas de Melhoramento de Soja, com o estabelecimento da Seleção Assistida por Marcadores Moleculares para resistência à nematoide de galhas e podridão de carvão.
Soybean [Glycine max (L.) Merrill] is one of the main agricultural products in Brazil. In the 1990 s it was the main agricultural export product, with increasing areas every year, since then. Soybean was usually cultivated in southern, southeastern and most recently in the Midwest of Brazil. Currently it has grown beyond Cerrado, expanding into new areas such as Maranhão, Bahia, Tocantins, Piauí and Pará States. Because of soybean importance, large amount of resources were made available for research, aiming the development of more adapted and productive cultivars. Diseases in soybean due to weather may be responsible for severe damage and productivity losses. Among these, soil diseases are extremely important because of its difficulty to control. A very effective strategy to reduce yield loss in these cases is the use of resistant cultivars. The nematode Meloidogyne javanica is widely spread in Brazil and it is responsible for significant losses in this crop. Another important pathogen in Brazil, because of it is growing occurrence, is Macrophomina phaseolina. Studies for the identification of new sources of resistance and molecular markers associated with traits of interest have been used by scientists in order to develop resistant cultivars. To study the association of genotype with the desired phenotype, segregating populations have been developed. Another important approach is the study of genetic resistance in unstructured populations, recommended for identification of new sources of resistance. Marker x gene/QTLs associations are stronger in these populations, due to the small size of the linkage disequilibrium blocks. Thus, the objective of this study was to identify molecular markers associated with resistance to Meloidogyne javanica and Macrophomina phaseolina in soybean, in order to establish a SAM routine for the crop genetic improvement. For the Meloidogyne javanica study, it was used two populations approaches based on: (1) linkage groups, in which a population from a bi-parental cross was created, and (2) an unstructured population, constituted by commercially important past and current soybean cultivars. Families F2:3, obtained from crosses between MG/BR46 Conquista (resistant) x CD204 (susceptible) and 124 soybean cultivars representing the Brazilian germplasm were phenotypically evaluated for resistance to nematode galls. For each family or cultivar, plants were transplanted in individual tubes and after 10 days of sowing, each plant was inoculated with eggs of nematodes. Thirty days after inoculation, the galls in the roots were analyzed. Score ranging from 1-5 was used, where 1 = 10% of root system with small galls, 2 = 10-25% of root system with small galls, 3 = 26-50% of root system galled, 4 = 51 -90% of root system with large galls and 5 = 91-100% of root system with large galls and root rot. For the analysis of Macrophomina phaseolina, 169 soybean varieties were distributed into two plots, with four replicates per cultivar, in Citrus Research Center-Agricultural Experiment Station (CRCAES) at the University of California, Riverside, USA. This area has a history of Macrophomina infestation. Symptoms of mortality were evaluated for 12 weeks after the first symptoms of infection. Genotypic data from structured population (F2:3) were used for Meloidogyne javanica mapping with microsatellite markers. The genotype data from the unstructured population (cultivars) were obtained from Illumina platform iScan. Each sample was genotyped with 6,000 SNPs. After F2 population analysis, it was observed that resistance to Meloidogyne javanica in the cultivar MG/BR46 is controlled by two genes combining effects. The markers Satt114, Satt335 and Satt374, located linkage group F have been identified as associated with resistance to root-knot nematode Meloidogyne javanica. For the unstructured population, 12 SNPs markers associated with root-knot nematode resistance located on chromosome 13, same linkage group F of soybean were found. For Macrophomina resistance, 12 SNPs markers associated with the studied trait were identified, eight of those being located on chromosome 19 (linkage group L), indicating that this region is a strong candidate for the presence of genes/QTL resistant to Macrophomina phaseolina. Markers identified may be directly applied in soybean breeding programs, with the establishment of Molecular Marker Assisted Selection for resistance to nematode galls and charcoal.
Palavras-chave: Soja - Melhoramento genético
Soja - Cultivo
Soja - Doenças e pragas
Soybean - Genetic improvement
Soybeans - Crops
Soybean - Diseases and pests
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Plantas daninhas, Alelopatia, Herbicidas e Resíduos; Fisiologia de culturas; Manejo pós-colheita de
Programa: Doutorado em Fitotecnia
Citação: VINHOLES, Patrícia da Silva. Genomic association for soybean resistance to Meloidogyne javanica and Macrophomina phaseolina. 2014. 131 f. Tese (Doutorado em Plantas daninhas, Alelopatia, Herbicidas e Resíduos; Fisiologia de culturas; Manejo pós-colheita de) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2014.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/1246
Data do documento: 31-Jan-2014
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