Early sex discrimination in Carica papaya L. by molecular cytogenetics

Abstract

O mamoeiro, Carica papaya L., é a espécie mais importante economicamente da família Caricaceae. Nativa da América Central e do Sul, esta espécie frutífera e herbácea é cultivada principalmente nas regiões tropicais e subtropicais, e é amplamente consumida pelo seu fruto comestível. C. papaya é caracterizada como uma espécie polígama com três tipos sexuais: macho, fêmea e hermafrodita. Considerando que o mamão é propagado preferencialmente via sementes, problemas inerentes desta cultura se referem à segregação dos tipos sexuais e à detecção sexual tardia. A identificação sexual só é possível após o florescimento, pela inspeção das flores, uma vez que não há dimorfismo cromossômico reconhecido nem diferenças morfológicas entre os três tipos sexuais do mamoeiro no estágio de plântula. Com o objetivo de economizar tempo, manejo e recursos financeiros, é desejável para os produtores que o tipo sexual desta cultura seja conhecido antes do transplantio. Pesquisadores da área de biologia molecular têm desenvolvido um grande número de marcadores genéticos na tentativa de distinguir o sexo do mamão antes de atingir a maturidade reprodutiva. Neste estudo, foram investigados sete marcadores do tipo sequence characterized amplified region (SCAR) previamente descritos na literatura, pela técnica de polymerase chain reaction (PCR), em duas variedades brasileiras comercialmente importantes de C. papaya ( Golden e Rubi ), e então, foi desenvolvido um protocolo de fluorescence in situ hybridization (FISH), usando um marcador selecionado como sonda. Dessa forma, objetivou-se prover um diagnóstico molecular de sexagem precoce para plantas fêmeas e hermafroditas. Primeiramente, DNA genômico foi isolado de folhas jovens coletadas desses dois tipos sexuais de ambas as variedades de mamão. Após a otimização das condições de PCR, amplificações dos sete primers SCAR foram realizadas em sete amostras de cada tipo sexual de cada variedade. Os fragmentos obtidos foram analisados por eletroforese em gel de agarose. Dentre os marcadores genéticos testados, três deles (NAPF-2, SDSP e SCARpm) geraram fragmentos sexo- específicos significativos em todas as amostras hermafroditas de ambos os cultivares de mamão. Outro marcador SCAR (T12) produziu um único fragmento sexo-específico para somente plantas hermafroditas do cultivar Rubi . O marcador NAPF-2 foi escolhido para ser usado como sonda FISH, baseado em seu padrão de bandas consistentemente polimórfico. Análises FISH mostraram um único e forte sinal fluorescente em núcleos de hermafrodita do cv. Golden , e muitos e fortes sinais fluorescentes em núcleos de hermafrodita do cv. Rubi , enquanto nenhum sinal fluorescente detectável ou de baixíssima intensidade foi observado em núcleos de fêmea de ambos os cultivares. Em conclusão, o presente trabalho investigou com sucesso, pela primeira vez, o potencial discriminativo de marcadores SCAR em dois cultivares comerciais brasileiros de mamão, e propôs um novo método diagnóstico confiável, eficiente e relativamente rápido, baseado na técnica de FISH, para a identificação precoce de plantas hermafroditas dos cultivares Golden e Rubi . Em estudos futuros, este método poderá ser melhorado para um escaneamento em larga-escala na produção comercial por meio de uma abordagem citométrica de fluxo após FISH em suspensão nuclear.