Desenvolvimento de painéis multiplex de marcadores microssatélites e mapeamento de QTLs de tolerância à seca e ao frio em linhagens puras recombinantes de arroz (Oryza sativa L.)

Abstract

A análise de polimorfismo de sequência de DNA em regiões hipervariáveis do genoma foi utilizada na caracterização de acessos conservados em Banco de Germoplasma e no mapeamento de regiões genômicas que controlam tolerância à seca e ao frio em arroz. Inicialmente foram selecionados 441 marcadores microssatélites distribuídos no genoma de arroz (Oryza sativa L.) para análise em painéis de amplificação alélica simultânea. A estimativa de parâmetros genéticos de cada marcador microssatélite possibilitou a seleção de 41 marcadores para o desenvolvimento dos painéis. A análise de PCR simultâneo de grupos de marcadores amostrados entre os 41 selecionados possibilitou o desenvolvimento de oito novos painéis multiplex de microssatélites, que permitem a amplificação simultânea de alelos em diferentes locos em uma única reação de polimerase em cadeia. Os painéis desenvolvidos foram testados para estimar relações de vínculo genético entre acessos do Banco de Germoplasma de Arroz. Testes de identidade genética para a detecção de acessos duplicados na Coleção de Base de Arroz indicam um nível de duplicação acima de 64% em acessos com a mesma denominação na coleção. Os painéis mostraram-se eficientes para uso em estudos genéticos diversos, como em programas de conversão linhagens. Uma análise do percentual de conversão do genoma em programa de retrocruzamento para resistência a herbicida possibilitou a identificação de linhagens com conversão genotípica variando de 91,86 a 97,67% em RC3. As estimativas de diversidade genética entre os acessos foram ainda utilizadas para selecionar cultivares de arroz para uso em estudos de mapeamento de regiões do genoma associadas ao controle de tolerância à seca e ao frio. As cultivares Chorinho e Amaroo (subespécie japonica) foram cruzadas para a obtenção de linhagens puras recombinantes (RILs - Recombinant Inbred Lines) para mapeamento genético de QTLs de tolerância ao frio. Um mapa genético foi construído para a população RIL Chorinho x Amaroo. Os ensaios fenotípicos para tolerância ao frio foram desenvolvidos em campo e em condições controladas. Na análise de dados coletados no campo foram detectadas oito QTLs de tolerância ao frio nas avaliações de parâmetros de produtividade e quatro QTLs nas análises de viabilidade de pólen. Em condições controladas foi possível detectar quatro QTLs associados ao controle de tolerância ao frio durante a germinação. Um dos QTLs identificados em condições controladas corresponde ao intervalo em que foi detectada uma região genômica associada à característica Viabilidade de Pólen avaliada em condições de campo. As cultivares Chorinho e Puteca (subespécie japonica tropical) foram cruzadas para a obtenção de linhagens puras recombinantes para mapeamento genético de QTLs de tolerância à seca. Um mapa genético baseado nos marcadores microssatélites foi construído para a população RIL Chorinho x Puteca. Os ensaios fenotípicos para tolerância à seca foram desenvolvidos em campo em local de estiagem prolongada com o uso de irrigação controlada e estresse hídrico durante o desenvolvimento das plantas. Para este estudo foram avaliados parâmetros de desenvolvimento radicular em duas profundidades de solo. Baseado nos dados genotípicos e fenotípicos foi possível detectar cinco QTLs associados ao controle de tolerância à seca, distribuídos nos cromossomos 1, 2, 3 e 5. Vários QTLs de tolerância à seca e ao frio detectados neste trabalho encontram-se na mesma região genômica de QTLs detectados em outros experimentos, desenvolvidos em diferentes locais com a utilização de diferentes populações de arroz. A complementação dessas informações deve auxiliar a validação de QTLs associados ao controle destas características. Os dados obtidos possibilitam o emprego de painéis multiplex de microssatélites na caracterização e uso de acessos do Banco de Germoplasma, bem como o desenvolvimento e teste de estratégia de seleção assistida por marcadores para tolerância à seca e ao frio em arroz.