Obtenção de SNPs, reação do feijoeiro comum à ferrugem da soja e piramidação de genes de resistência a Uromyces appendiculatus / SNP discovery, reaction of the common bean to soybean rust, and pyramiding of resistance genes to Uromyces appendiculatus

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Este trabalho apresenta resultados de pesquisas desenvolvidas no âmbito do Programa de Melhoramento do Feijoeiro conduzido na Universidade Federal de Viçosa (UFV), sendo este composto por seções ou subprojetos distintos. Desta forma, optou-se por redigi-lo na forma de artigos científicos, sendo um de revisão e quatro de resultados originais, os quais já foram ou serão submetidos para publicação em periódicos internacionais. Por esse motivo, decidiu-se por escrevê-los no idioma inglês, em congruência com as Normas de Redação de Teses e Dissertações da UFV. Os resumos de tais artigos contendo suas justificativas, seus objetivos e principais resultados são apresentados a seguir: 1) Identificação de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) no feijoeiro SNPs, diferenças de um único nucleotídeo ou pequenas inserções/deleções (indels) entre fragmentos homólogos de DNA, foram identificados no feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) por meio do re-sequenciamento de STSs (Sequence-Tagged Sites) gerados por primers desenhados para amplificar sequências shotgun e BAC-end de soja e regiões gênicas e microssatélites de feijão. Os fragmentos de DNA contendo SNPs foram identificados em produtos de PCR (bandas únicas de DNA) obtidos a partir de seis linhagens de feijão, três de origem Andina (Jalo EEP558, G19833 e AND 277) e três de origem Mesoamericana (BAT93, DOR 364 e Rudá). O tamanho final do alinhamento das sequências de DNA obtidas foi de 134.653 pb, onde foram identificados 677 SNPs, incluindo 555 mudanças de base (295 transições e 260 transversões) e 122 indels. Verificou-se uma frequência de 5,16 SNPs/kb. A diversidade nucleotídica média expressa pelo coeficiente teta de Halushka foi de 0,00226. Este trabalho representa um esforço pioneiro para a identificação de SNPs no feijoeiro. 2) Resistência à ferrugem asiática da soja no feijoeiro A incidência da ferrugem asiática da soja (FAS), incitada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, tem sido constatada em cultivares de feijão. Neste trabalho, 44 acessos de feijoeiro foram testados para resistência ao P. pachyrhizi. Entre estes estavam incluídas fontes de resistência a diferentes doenças do feijoeiro, cultivares comerciais dos grupos carioca, preto e vermelho, e linhagens avançadas desenvolvidas pelo programa de melhoramento do BIOAGRO/UFV. Foram identificadas 14 fontes de resistência. PI181996, Pérola e Redlands Pioneer apresentaram os menores graus médios de reação ao patógeno. A herança da resistência à FAS no acesso PI181996 foi estudada e os resultados indicam que esta característica é monogênica e dominante. 3) Melhoramento do feijoeiro para resistência à ferrugem no BIOAGRO/UFV, Brasil O feijoeiro é uma cultura de reconhecida importância social, nutricional e econômica. No entanto, quando comparada a outras espécies leguminosas de interesse agronômico, sua produtividade média ainda é considerada baixa. Um dos fatores que explicam esta situação é o grande número de doenças que acometem o feijoeiro e causam danos severos. Entre elas destaca-se a ferrugem, incitada pelo fungo Uromyces appendiculatus, o qual apresenta alta variabilidade. O controle da ferrugem por meio do uso de cultivares resistentes é uma estratégia viável, econômica e de fácil adoção, a ser usada de forma integrada às outras práticas. Neste trabalho são apresentadas importantes informações sobre a doença, além de relevantes iniciativas de melhoramento visando o desenvolvimento de cultivares resistentes à ferrugem no BIOAGRO/UFV. 4) Caracterização do gene de resistência à ferrugem presente na cultivar de feijoeiro Ouro Negro, a principal fonte de resistência usada no Brasil A identificação e caracterização de novas fontes de resistência (R) constituem etapas fundamentais para os programas de melhoramento que visam ao desenvolvimento de cultivares com resistência efetiva a patógenos. A cultivar Ouro Negro, de origem Mesoamericana, é a principal fonte de resistência à ferrugem utilizada no Brasil. No entanto, seu gene R (Ur-ON) ainda não foi completamente caracterizado em relação a outros já identificados. Neste trabalho, inicialmente, Ouro Negro e linhagens portadoras de genes R já caracterizados foram inoculadas com nove raças de U. appendiculatus. Além disso, o DNA de todas as linhagens de feijão foi analisado com marcadores moleculares ligados a Ur-ON, visando identificar evidências adicionais para a presença de alelos para esse lócus nas fontes R. Finalmente, foi testada a relação alélica entre Ur-ON e os genes de resistência à ferrugem presentes nas linhagens que foram resistentes a pelo menos uma das raças do patógeno. Testes de alelismo entre Ouro Negro e importantes fontes de resistência à ferrugem no Brasil, as quais possuem genes R não caracterizados, foram também realizados. Os resultados indicam que o gene de efeito principal que condiciona resistência ao U. appendiculatus na cultivar Ouro Negro é distinto daqueles com os quais ele foi comparado. 5) Melhoramento do feijoeiro assistido por marcadores moleculares visando à piramidação de genes de resistência à ferrugem A piramidação de genes R assistida por marcadores moleculares foi usada pelo programa de melhoramento do feijoeiro conduzido no BIOAGRO/UFV como uma estratégia para acelerar o desenvolvimento de linhagens com resistência durável e de amplo espectro à ferrugem. Os genes Ur-5 (Mexico 309), Ur-11 (BelMiDak RR-3) e Ur-ON (Vi-4899, linhagem do tipo carioca derivada do cruzamento Rudá × Ouro Negro) foram combinados na cultivar Rudá, a qual possui grãos do tipo carioca. Foram obtidas linhagens apresentando todas as marcas moleculares associadas aos genes R, as quais confirmaram-se resistentes quando inoculadas com raças específicas de U. appendiculatus. Estas linhagens também foram resistentes em avaliações realizadas em condições de campo. Ensaios de rendimento demonstraram que as linhagens obtidas são tão produtivas quanto seu genitor recorrente (Rudá) e outras cultivares com grãos do tipo carioca atualmente plantadas no Brasil.

ASSUNTO(S)

molecular markers genome variations phaseolus vulgaris resistance genes inheritance study prebreeding uromyces appendiculatus marker-assisted selection agronomic performance plant breeding melhoramento de plantas desempenho agronômico seleção assistida por marcadores uromyces appendiculatus acasalamento estudo de herança genes de resistência phaseolus vulgaris phakopsora pachyrhizi marcadores moleculares variações do genoma genetica vegetal phakopsora pachyrhizi

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