Mapeamento genético de QTLs controlando características relacionadas a produção no cruzamento interespecífico Oryza glumaepatula x Oryza sativa com base em marcadores SSR, ESTs e SNPs.

Rangel, P.N¹.; Brondani, C.; Rangel, P. H. N.; Brondani, R. P. V.

Laboratório de Biotecnologia, Embrapa Arroz e Feijão.

¹rangelpriscila@hotmail.com

Palavras-chave: mapeamento genético, EST, SNP, Oryza glumaepatula.

Introdução

O arroz é o principal alimento da dieta de dois terços da população mundial, sendo cultivado e consumido em todos os continentes. No entanto, nos últimos anos, a cultura do arroz vem sofrendo um fenômeno de estagnação dos ganhos em produtividade. Tal fato deve-se ao estreitamento da base genética das cultivares, resultante do uso contínuo de poucos genitores nos programas de melhoramento, gerando linhagens aparentadas (Rangel et al., 1996).

A incorporação de novos alelos vindos de espécies silvestres de arroz, através de cruzamentos interespecíficos, é uma alternativa para a obtenção de novas linhagens com maior variabilidade genética (Tanksley e McCouch, 1997). No entanto, populações exóticas possuem características indesejáveis aos programas de melhoramento, como altura elevada de planta, tipo de grãos inadequados, alta deiscência de sementes, entre outros (Lorieux et al., 2000).

A construção de um mapa de ligação com marcadores moleculares e a associação destas marcas a características quantitativas (QTLs) permite selecionar os indivíduos com alelos favoráveis e descartar aqueles com alelos indesejáveis, ambos provenientes do parental silvestre. Isto abre a perspectiva para a obtenção de linhagens com maior variabilidade genética e, portanto, com maior potencial para serem utilizadas no desenvolvimento de cultivares mais produtivas.

Objetivos

1) Construir um mapa de ligação para a população segregante obtida no cruzamento interespecífico Oryza sativa (Cica-8) x Oryza glumaepatula (RS-16) utilizando marcadores microssatélites (SSR), marcadores de seqüências expressas (ESTs) e marcadores baseados no polimorfismo de uma única base (SNPs);

2) Detectar associações entre os locos marcadores mapeados e características quantitativas relacionadas à produção (QTLs), a fim de identificar alelos favoráveis da espécie silvestre.

Metodologia

1) População experimental: uma planta da variedade Cica-8 (Oryza sativa) foi utilizada como parental recorrente no retrocruzamento com o acesso RS-16 (Oryza glumapeatula) para a obtenção de 186 indivíduos RC₁F₁ e 114 indivíduos RC₂F₁.

2) Construção do mapa de ligação: foram utilizados marcadores SSR, marcadores ESTs, desenvolvidos com base em seqüências expressas do genoma de arroz relacionadas a rotas fotossintéticas, metabolismo e transporte de carboidratos, e SNPs, detectados através do sequenciamento de fragmentos amplificados de locos ESTs não polimórficos.

3) Análise de QTLs: a população RC₂F₁ foi avaliada para as características: Floração (FLO), Número de perfilhos (NPER), Número de panículas (NPAN) e Produção (PROD) no cultivo principal e NPER, NPAN e PROD na rebrota (soca).

Resultados e Discussão

O mapa de ligação (Figura 1), em um primeiro momento, foi construído com 136 marcadores SSR. Em seguida, 152 marcadores ESTs foram testados quanto à presença de polimorfismo entre os parentais Cica-8 e RS-16 para serem incorporados ao mapa. Dos marcadores testados 9 foram polimórficos e outros 12 que não apresentaram polimorfismo foram testados para a detecção de SNPs. Os fragmentos foram amplificados pelos marcadores ESTs, utilizando o DNA dos parentais como molde. Em seguida, estes fragmentos foram seqüenciados e as seqüências alinhadas. A análise do alinhamento de seqüências permitiu a detecção de 2 SNPs (EST90 e EST111). Assim, foram incorporados ao mapa de ligação 11 marcadores ESTs, sendo 2 baseados em SNPs.

Após a análise de QTLs, 29 locos associados às características avaliadas foram detectados (Tabela 1). Dos QTLs identificados, dois associaram-se aos marcadores ESTs: EST111 (SNP), obtido do cDNA da proteína Calmodulina, relacionado à característica FLO (LOD=13.1, PV=61,48) e EST20, derivado do cDNA da proteína xiloglucana, associado à característica PROD (LOD=5.2, PV=35,31). Cinco QTLs associados às características avaliadas na soca foram identificados. Este resultado confirmou o elevado vigor de planta apresentado pelas famílias introgredidas, demonstrando o potencial de uso agronômico destas famílias.

Conclusões

A identificação de alelos favoráveis de Oryza glumaepatula permite que os marcadores associados a estes alelos sejam escolhidos para seleção assisitida, que compreende o primeiro passo para a obtenção de linhagens introgredidas com maior potencial produtivo e com a variabilidade genética desejada.

A associação entre QTLs e marcadores ESTs permite que uma busca direta por genes seja feita, o que aumenta a chance de se identificarem alelos silvestres e torna estes marcadores grandes candidatos à seleção assistida. Além disso, a detecção de SNPs abre a pespectiva da obtenção de um número muito grande de marcadores que podem ser diretamente associados a genes.

A detecção de QTLs associados a características na soca, demonstra o elevado potencial das famílias introgredidas, pois o aproveitamento da soca permite um aumento total na produção a uma baixo custo.

Referências bibliográficas

Lorieux, M.; Ndjiondjop, N.; Ghesquiére, A. A first interspecific Oryza sativa X Oryza glaberrima microsatellite-based genetic linkage map. Theoretical and Applied Genetics. v. 100, p. 593-601, 2000.

Rangel, P. H. N.; Guimarães, E. P.; Neves, P. C. F. Base genética das cultivares de arroz (Oryza sativa L.) irrigado do Brasil. Pesquisa Agropecuária Brasileira. v. 31, p. 349-357, 1996.

TANKSLEY, S. D.; McCOUCH, S. R. Seed banks and molecular maps: unlocking genetic potencial from the wild. Science. v. 277, p. 1063-1066, 1997.

Financiamento: CNPq e Capes

Figura 1. Mapa de ligação construído com marcadores SSR, ESTs e SNPs para a população do cruzamento interespecífico Oryza glumaepatula (RS-16) X Oryza sativa (Cica-8). Os QTLs mapeados estão identificados, com seu respectivos valores de LOD.