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Tipo: Tese
Título: Identificação de marcadores SNP em genes candidatos associados ao conteúdo e qualidade do óleo de soja
Título(s) alternativo(s): Identification of SNP markers in candidate genes associated with the content and quality of soybean oil
Autor(es): Bueno, Rafael Delmond
Primeiro Orientador: Moreira, Maurílio Alves
Primeiro coorientador: Barros, Everaldo Gonçalves de
Segundo coorientador: God, Pedro Ivo Vieira Good
Primeiro avaliador: Piovesan, Newton Deniz
Segundo avaliador: Teixeira, Arlindo Inês
Abstract: O desenvolvimento de cultivares produtivas com incremento significativo no teor de proteína e/ou de óleo, bem como melhorar a composição de ácidos graxos na fração óleo, está entre os principais objetivos dos programas de melhoramento genético de soja. A identificação e validação de marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism) em regiões gênicas associadas a essas características e o seu emprego na seleção assistida por marcadores moleculares (SAM), representa uma poderosa ferramenta para o melhoramento genético da soja, no sentido de aumentar a eficiência e proporcionar maiores ganhos genéticos. O objetivo deste trabalho foi identificar SNP em regiões gênicas associadas ao conteúdo e a qualidade do óleo em genótipos contrastantes do banco de germoplasma do Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja da UFV e validar os polimorfismos como marcadores moleculares em populações segregantes e RILs. Foram selecionados 22 genes candidatos que estão potencialmente relacionados com o conteúdo e a qualidade do óleo em soja. As sequências parciais dos 22 genes candidatos ou de genes homólogos, foram obtidas a partir do GenBank. As sequências gênicas completas foram obtidas por meio do algoritmo BLASTn no banco de dados PHYTOZOME. Os primers desenhados para amplificar regiões específicas de cada gene candidato em genótipos contrastantes para conteúdo e qualidade do óleo de soja, produziram 33,91 kpb de sequencias com boa qualidade, com valor de Phred superior ou igual a 30, sendo identificados 88 SNP e 26 INDELs. Com o intuito de obter informações sobre a expressão dos transcritos dos genes candidatos foi feito um alinhamento por meio do algoritmo BLASTn, contra bibliotecas de ESTs derivadas de sete tecidos de soja, depositados no banco de dados do NCBI. Os resultados mostraram que todos os transcritos selecionados dos genes ADPRI e G3PDH foram expressos constitutivamente, enquanto que os transcritos dos genes ABI3, ACC, AMIP, ARAF, ASIL, CLPPR, CPT, DGAT, DOF4, FUS3, LEC1A, LEC1B, LPCAT, MDH e WRI, apresentaram expressão órgão-específica. Primers de genotipagem TSPCR (Temperature-Swicht Polymerase Chain Reaction) foram utilizados para discriminar os alelos de SNP em cinco populações (RIL e F2). Os polimorfismos identificados por meio do sequenciamento foram inicialmente testados nos respectivos progenitores, sendo para isso, desenhados 20 conjuntos de primers TSPCR. Somente os primers TSPCR desenhados no polimorfismo dos genes AMIP-5, AMIP-3, ABI3, LEC1B, ARAF, LPCAT, PDAT, FAD3B e FAD3C mostraram-se polimórficos, sem bandas inespecíficas e/ou marcação de bandas fracas, nos respectivos progenitores. Os primers de genotipagem TSPCR desenhados no polimorfismo dos genes AMIP-5, AMIP-3, ABI3 e LEC1B foram amplificados em 176 progênies F6 do cruzamento PI371611 x CD222 (contrastantes para teor de óleo). Os primers TSPCR desenhados no polimorfismo dos genes ARAF, LPCAT, e LEC1B foram genotipados em 236 progênies, na geração F6, derivadas do cruzamento CD01RR8311 x SUPREMA (contrastantes para teor de óleo). Os primers TSPCR, desenhados para detectar o polimorfismo presente nos genes ABI3 e LEC1B foram amplificados em 170 progênies F6, derivadas do cruzamento entre A7002 x CD219 (contrastantes para teor de óleo). Os primers TSPCR desenhados para discriminar os alelos de SNP identificados nos genes candidatos ARAF e PDAT, foram amplificados em 259 progênies F6 do cruzamento FA22 x CD219 (contrastantes para teor de ácido oleico). Os primers TSPCR desenhados no polimorfismo dos genes FAD3B, FAD3C e ABI3 foram amplificados em 185 progênies na geração F2 do cruzamento A29 x Tucunaré (contrastantes para teor de ácido linolênico). O polimorfismo do gene ABI3, apresentou associações significativas com teor de proteína na população F6 (A7002 x CD219) e com a característica teor de ácido palmítico, na população F2:3 do cruzamento entre A29 e Tucunaré. Nessa mesma população foram detectadas associações significativas do marcador SNP presente no gene FAD3B com os teores dos ácidos graxos esteárico, oléico e linolênico e do marcador SNP do gene FAD3C com os teores de ácidos linoléico e linolênico. A metodologia de genotipagem TSPCR mostrou ser eficaz na discriminação dos alelos de SNP nas cinco populações estudadas. Associação dos marcadores SNP presentes nos genes ABI3, FAD3B e FA3C, que estão relacionados com a biossíntese dos ácidos graxos, possibilitará o emprego da SAM, com intuito de selecionar indivíduos que apresentem melhor perfil de ácidos graxos, otimizando o desenvolvimento de linhagens de soja especiais para a agroindústria.
The development of productive cultivars with significant increases in protein and/or oil, as well as improving the fatty acid composition of the oil fraction, are among the main objectives of soybean breeding programs. Identification and validation of SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) in gene regions associated with these characteristics and their use in marker-assisted selection (MAS) represent a powerful tool for genetic improvement of soybean, when seeking to increase efficiency and provide greater genetic gains. The objective of this study was to identify SNPs in gene regions associated with the content and quality of oil for contrasting genotypes of the germplasm bank of the Soybean Quality Improvement Program (Programa de Melhoramento da Qualidade da Soja) of UFV, and validate polymorphisms as molecular markers for segregating populations and RILs. Twenty-two candidate genes were selected that are potentially related to the content and quality of soybean oil. The partial sequences of the 22 candidate genes or homologous genes were obtained from the GenBank. Complete gene sequences were obtained from the BLASTn algorithm in the PHYTOZOME database. The primers designed to amplify specific regions of each candidate gene in contrasting genotypes with respect to content and quality of soybean oil, yielded 33.91 kbp of high quality sequences, with Phred value greater than or equal to 30, where 88 were identified as SNPs and 26 as INDELs. In order to obtain information on expression of candidate gene transcripts, an alignment was performed using the BLASTn algorithm against ESTs libraries derived from seven soybean tissues deposited in the NCBI database. The results showed that all transcripts selected of the genes ADPRI and G3PDH were expressed constitutively, while transcripts of the genes ABI3, ACC, AMIP, ARAF, ASIL, CLPPR, CPT, DGAT, DOF4, FUS3, LEC1A, LEC1B, LPCAT, MDH and WRI showed organ-specific expression. Primers for TSPCR genotyping (Temperature-Switch Polymerase Chain Reaction) were used to discriminate the SNP alleles in five populations (RIL and F2). The polymorphisms identified by sequencing were first tested in their respective progenitors, and for this purpose 20 TSPCR primer sets were designed. Only the TSPCR primers designed in polymorphism of the genes AMIP-5, AMIP-3, ABI3, LEC1B, ARAF, LPCAT, PDAT, FAD3B and FAD3C showed polymorphism, without nonspecific bands and/or marking of weak bands in their respective progenitors. The TSPCR genotyping primers designed in the polymorphism of genes AMIP-5, AMIP-3, ABI3 and LEC1B were amplified in 176 F6 progenies of the cross PI371611 x CD222 (contrasting oil contents). TSPCR primers designed in polymorphism of genes ARAF, LPCAT, and LEC1B were genotyped in 236 progenies in the F6 generation, derived from the cross CD01RR8311 x SUPREMA (contrasting oil contents). The TSPCR primers designed to detect polymorphism present in genes ABI3 and LEC1B were amplified in 170 F6 progenies derived from a cross between A7002 x CD219 (contrasting oil contents). The TSPCR primers designed to discriminate the SNP alleles identified in the candidate genes ARAF and PDAT were amplified in 259 F6 progenies of the cross FA22 x CD219 (contrasting oleic acid content). TSPCR primers designed in the polymorphism of genes FAD3B, FAD3C and ABI3 were amplified in 185 progeny in generation F2 of the cross A29 x Tucunaré (contrasting linolenic acid content). Polymorphism of the gene ABI3 presented significant associations with protein concentration in the population F6 (A7002 x CD219) and with the characteristic palmitic acid content in population F2:3 of the cross between A29 and Tucunaré. In this same population significant associations were detected for the SNP marker present in gene FAD3B with the levels of stearic, oleic and linolenic fatty acids, and SNP marker of gene FAD3C with levels of linoleic and linolenic acids. The TSPCR genotyping methodology proved effective in discriminating SNP alleles in the five populations studied. Association of SNP markers present in genes ABI3, FAD3B and FA3C, which are related to the biosynthesis of fatty acids, allow the use of SAM in order to select individuals with the best fatty acid profile, optimizing the development of special soybean lines for agribusiness.
Palavras-chave: Soja
SNP
Óleo
Soy, SNP
Oil
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MELHORAMENTO VEGETAL
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Bioquímica e Biologia molecular de plantas; Bioquímica e Biologia molecular animal
Programa: Doutorado em Bioquímica Agrícola
Citação: BUENO, Rafael Delmond. Identification of SNP markers in candidate genes associated with the content and quality of soybean oil. 2012. 116 f. Tese (Doutorado em Bioquímica e Biologia molecular de plantas; Bioquímica e Biologia molecular animal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2012.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/320
Data do documento: 5-Nov-2012
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