Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-02-03T12:55:13Z
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2015_UiaraCavalcanteSilva.pdf: 3920131 bytes, checksum: 7820d1622b3b80c7fa5123f5b1380297 (MD5) / O amendoim (Arachis hypogaea L.) é uma importante fonte de óleo e proteínas, amplamente utilizada no processamento de alimentos. Essa cultura apresenta reduzida variabilidade genética (quando são consideradas características de interesse agronômico) e diferenças de ploidia quanto aos seus parentais silvestres. Um dos principais objetivos dos melhoristas é aumentar a resistência contra patógenos e aumentar a produtividade dos grãos. A ferrugem, causada pelo fungo Puccinia arachidis Speg. e o déficit hídrico, apresentam-se como um dos fatores limitantes da cultura. Para ampliar a variabilidade genética da cultura, as espécies silvestres podem ser utilizadas por serem consideradas fontes de resistência a doenças e de adaptação a diversos ambientes. A introdução de novas características por cruzamentos e a utilização de poliploides sintéticos é uma rota atrativa para superar limitações genéticas. Como as características podem mudar devido à poliploidia, foram utilizados seis tetraploides sintéticos que combinam espécies doadoras dos genomas A, B e K, que permite uma melhor compreensão dos efeitos da hibridização seguida da tetraploidização.. Para isso, foram avaliadas as plantas diploides e tetraploides quanto às alterações na morfologia de estruturas foliares, características de pigmentos fotossintéticos, tolerância ao déficit hídrico por meio da taxa de transpiração/área foliar sob alto déficit de pressão de vapor (DPV) e as melhores combinações dos alotetraploides sintéticos para respostas fitopatológicas à ferrugem foliar, por meio da metodologia de folhas destacadas. Após a observação das melhores espécies para resistência à ferrugem, foram avaliados os parentais e segregantes da população de mapeamento para o genoma B de Arachis em dois bioensaios para 15 características (resistência à ferrugem e características de interesse agronômico). Foram utilizados marcadores moleculares e mapas genéticos de ligação, que auxiliaram na caracterização de alelos desejáveis e não desejáveis por meio da identificação de QTLs (Quantitative Trait loci) ligados às características de interesse. De maneira geral, observou-se que a tetraploidização provocou aumento na área foliar total, na incidência de nódulos de rizóbio/grama de raiz, nas células estomáticas e no teor de pigmentos fotossintéticos, tanto por SCMR quanto pelo método extrativo de clorofilas. A análise de tolerância ao déficit hídrico sob alto DPV, mostrou que a tetraploidização provocou alterações quanto ao caráter observado nos diploides silvestres. Os tetraploides sintéticos apresentaram maior sensibilidade às variações de DPV e se aproximaram das cultivares de A. hypogaea. BatDur1 foi a combinação mais promissora com menores TR/AFs. Para análise de resposta ao fungo P. arachidis, o silvestre A. ipaënsis e os sintéticos IpaDur1 e IpaVillo1, foram os mais suscetíveis à ferrugem, sugerindo que a suscetibilidade foi derivada de A. ipaënsis. Para a população de mapeamento, construída a partir de A. ipaënsis e A. magna, foram identificados 13 QTLs para resistência à ferrugem, sendo um QTL de maior efeito identificado nos dois bioensaios e mapeado no grupo de ligação B08 próximo ao marcador Ah-280. Esse QTL explicou 5,8% a 59,3% de variação fenotípica para quatro características. Todos os QTLs identificados para resistência à ferrugem foram derivados de A. magna. Para características agronômicas e de domesticação, foram identificados 25 QTLs nos diferentes anos de avaliação. Foram mapeados QTLs para duas características de domesticação (comprimento de peg e constricção da vagem) na mesma posição dos GL B01 e B04 e explicaram um total de 10,7% a 30,4% da variação fenotípica. Os alelos que aumentam os valores de características relacionadas à domesticação são derivados de ambos os parentais. No entanto, os alelos que aumentam o número de sementes foram doados pelo parental A. ipaënsis. A identificação de fontes e mecanismos de resistência à ferrugem, tolerância ao déficit hídrico e melhores características agronômicas são pré-requisitos para o sucesso nos programas de melhoramento genético. Estes resultados constituem um importante recurso no programa de melhoramento do amendoim, no que se refere aos efeitos da tetraploidização e resistência à ferrugem. / The peanut (Arachis hypogaea L.) is a major source of oil and protein widely used in food processing. This culture has reduced genetic variability (when it is considered traits of agronomic interest) and differences in ploidy (2n = 4x = 40) as their wild parents. A major goal of plant breeders is to increase the resistance against pathogens and increase the productivity of grains. Rust caused by the fungus Puccinia arachidis Speg. and the drought are as one of the limiting factors of culture. Wild species can be used to increase the genetic variability of culture because they are considered disease resistance sources and to adapt to different environments. The introduction of new traits for crossings and the use of synthetic polyploids is an attractive route to overcome genetic limitations. As the characteristics may change due to the polyploidy, six synthetics tetraploids were used to combine the donor species genomes A, B and K. This allows better understand the effects of hybridization followed by tetraploidization Therefore, the diploid plants and tetraploid were evaluated for changes the morphology of the leaf structures, photosynthetic pigments characteristics and tolerance to drought through transpiration rate/leaf area under high vapor pressure deficit (VPD)Moreover, the best combinations of synthetic allotetraploids for phytopathological responses to leaf rust were evaluated by the methodology of detached leaves. After that, the best species for resistance to rust were selected and evaluated with parental and segregants of the mapping population for the B genome of Arachis in two bioassays for 15 characteristics (resistance to rust and traits of agronomic interest). For this purpose, molecular markers and genetic linkage maps were used, which helped in the characterization of desirable and undesirable alleles through the identification of QTLs (quantitative trait loci) linked to the characteristics of interest. In general, it was observed that the tetraploidization increased the total leaf area, the incidence of Rhizobium nodules/gram of roots, the stomatal cells and the photosynthetic pigment content, evaluated by SCMR and by extractive method of chlorophyll. The analysis of tolerance to water stress at high VPD showed that tetraploidization caused changes when compared to wild diploids. Synthetic tetraploids showed greater sensitivity to changes in VPD and were close to the cultivated A. hypogaea. BatDur1 was the most promising combination with lower TR/AF. For analytical response to the fungus P. arachidis, the wild A. ipaënsis and IpaDur1 and IpaVillo1 synthetics were the most susceptible to rust, suggesting that susceptibility was derived from A. ipaënsis. For the mapping population constructed from ipaënsis A. and A. magna, 13 QTLs were identified for rust resistance. The major effect QTL was identified in both bioassays and mapped to linkage group B08 near the marker Ah-280. This QTL explained 5.8% to 59.3% of the phenotypic variation for four characteristics. All QTLs identified for rust resistance were derived from A. magna. For agronomic and domestication traits, 25 QTLs were identified in different years of assessment. QTLs for two characteristics of domestication (length peg and constriction pod) were mapped in the same position of GL B01 and B04 and explained a total of 10.7% to 30.4% of the phenotypic variation. The alleles that increase the characteristic values related to domestication are derived from both parents. However, the alleles which increase the number of seeds were donated by parental A. ipaënsis. The identification of sources and rust resistance mechanisms, tolerance to drought and better agronomic characteristics are prerequisites for success in breeding programs. Thus, these results provide an important resource in peanut breeding, in relation to purpose of tetraploidization and rust resistance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/19422 |
| Date | 29 May 2015 |
| Creators | Silva, Uiara Cavalcante |
| Contributors | Bertioli, David John, Miller, Robert Neil Gerard |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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