Mapeamento genético utilizando marcadores moleculares com distorção de segregação gamética e genotípica

Abstract

O desenvolvimento de mapas genéticos fundamentados em marcadores de DNA tem propiciado consideráveis avanços à genômica de plantas e animais. A construção de um mapa genético é feita com dados oriundos de populações segregantes, usualmente, retrocruzamentos, geração F2, RILs, duplo-haplóides, dentre outras. Para cada marcador utilizado, espera-se padrão mendeliano de segregação, típico para cada população, que possibilita prever relações genotípicas e estimar recombinações a partir de pressupostos dos modelos probabilísticos. A ausência do padrão de segregação mendeliano é chamada de distorção de segregação (DS), que pode afetar testes estatísticos usados para detectar a ligação e gerar falsos positivos em um mapa genético. Diante dos problemas que a DS pode provocar em relação à construção de mapas de ligação genética, foram abordados, neste trabalho, temas relativos à detecção, aos efeitos e às implicações da DS no estabelecimento de mapas genéticos acurados. Verificou-se que a DS genotípica é mais prejudicial que a DS gamética. Valores de estimativas de distância entre marcas, mesmo com DS gamética, são viesados, ao negligenciar a distorção, principalmente com níveis de razão de segregação mais distantes que a segregação esperada. Diante destas constatações, foram desenvolvidas funções de verossimilhança que levam em consideração a DS gamética para as populações de retrocruzamentos, geração F2, RIL e duplo-haplóides. Adicionalmente, foram propostas duas estratégias para a utilização destas funções de verossimilhança. Na primeira estratégia, é pressuposto serem conhecidas as marcas que apresentam distorção de segregação e também a taxa esperada, de forma que o valor da taxa de DS pode ser assumido como paramétrico. Na segunda estratégia, o valor da taxa de DS é estimado a partir dos dados observados, relativos a todos os marcadores estudados. Este valor é, então, utilizado para o cálculo do valor da distância entre os marcadores i e i . Como, para o marcador i, a taxa de distorção será dada por si e o marcador i apresenta taxa de distorção si', são obtidas duas estimativas da medida da porcentagem de recombinação entre i e i , sendo o valor da distância a estimativa média. Observou-se, com base em análise de dados simulados de uma população F2 com marcadores dominantes, que as duas estratégias são mais eficientes para a construção de mapas genéticos acurados, do que aquela que negligencia a distorção de segregação. Constatou-se, ainda, que a segunda estratégia pode ser utilizada na construção de mapa genético acurado, mesmo sem a presença nítida de DS e dispensa a utilização do teste de qui-quadrado, proporcionando mapas mais acurados. Os efeitos sobre o mapeamento genético, em razão de distorção genotípica, também foram enfatizados neste trabalho.

The development of the genetic maps based on DNA markers has been providing remarkable progresses to the genomics of plants and animals. The construction of a genetic map is performed, by using data from the segregant populations, that usually are backcrossing, F2 generation, RILs, double-haploids and others. A mendelian segregation pattern that is typical to each population and makes possible to foresee genotypic relationships, as well as to estimate recombinations from the presuppositions within the probabilistic models is expected for each marker. The obsence of the mendelian segregation pattern is so-called segregation distortion (DS), that may affect the statistical tests used to detect the linkage as well as to generate positive falses in a genetic map. Taking into account the problems the DS may cause in relation to the construction of the genetic linkage maps, this study is concerning to the themes on the detection, effects and implications of DS in the establishment of accurate genetic maps. It was found that genotypic DS is more prejudicial than gametic DS. The estimative values of the distances among marks even with gametic DS are biased when neglecting the distortion, mainly with more distant levels of segregation ratio than the expected segregation. Due to those verifications, some likelihood functions taking into account the gametic DS for the backcrossing populations, F2 generation, RIL and double-haploid were developed. In addition, two strategies were proposed for using these likelihood functions. In the first strategy, it is presupposed that the marks presenting segregation distortion and also the expected rate are known, so the value of the DS rate could be assumed as a parametric one. In the second strategy, the value of the DS rate is estimated from the observed data concerning to the markers under study. Then, this value is used for calculating the value of the distance between the markers i and i'. As for the marker i the distortion rate will be given by si and the marker i' inhibits a distortion rate si' , two estimates of the recombination percentage measure between i and i' are obtained, whereas the distance value is the mean estimate.