O feijão-fava (Phaseolus lunatus L.) é uma importante espécie da família Fabaceae, que possui ampla distribuição mundial. A origem e a domesticação da espécie são apontadas no continente americano, no entanto, os locais exatos ainda não estão totalmente esclarecidos, devido à ampla distribuição e a escassez de populações silvestres. Além disso, a perda de germoplasma de feijão-fava em muitas áreas de distribuição natural, o que mostra a importância dos Bancos de Germoplasma, da caracterização da diversidade e dos estudos de domesticação da espécie. O estudo da diversidade genética a nível molecular vem sendo bastante realizado, os marcadores moleculares de microssatélites (SSR), se destacam. O feijão-fava conta com poucos estudos usando como ferramentas os SSRs, não possuindo locos específicos para a espécie, o que limita o conhecimento sobre sua genética. Assim, objetivou-se desenvolver locos microssatélites nucleares (ncSSR) específicos a espécie para estudar a diversidade genética, bem como, o processo de domesticação entre acessos silvestres e domesticados em diferentes países (Brasil, México, Peru, Colômbia e Argentina), por marcadores SSR cloroplastidiais (cpSSR), além de estudar a plasticidade fenotípica de acessos brasileiros. Estimou-se a plasticidade fenotípica de 12 acessos do Brasil em quatro ambientes com diferentes adubos (1 - controle sem adubação; 2 - adubação mineral NPK; 3 - adubação orgânica de esterco bovino; 4 - adubação mineral e orgânica). O delineamento foi inteiramente casualizado com três repetições. Os caracteres avaliados foram: Número de Dias para Floração (NDF), Número de Dias para Maturação (NDM), Número de Vagens por Planta (NVP), Número de Sementes por Planta (NSP), Comprimento de vagem (CV), Largura da Vagem (LV), Número de Lóculos por Vagem (NLV), e Peso de Cem Sementes (P100S). Realizou-se a análise de variância e estimou-se o índice de Plasticidade Fenotípica (IPF) e a Correlação de Pearson entre os caracteres. Para a determinação da diversidade e estrutura genética foram usados marcadores microssatélites, sendo cinco locos cloroplastidiais (cpSSR) e três locos nucleares (ncSSR), em 44 acessos de feijão-fava. Foi possível detectar-se plasticidade fenotípica nos acessos de feijão-fava. Todos os caracteres, com exceção de NDF e NSV, apresentaram interação genótipo × ambiente significativa para os quatro ambientes avaliados. NVP e NSP tiveram os maiores IPF (0,82) e NDF o menor (0,06), sendo assim o mais e o menos plástico, respectivamente, nos quatro ambientes. A maior correlação positiva foi observada entre NVP x NSP, de modo que seus valores variam na mesma direção. NVP x P100S apresentaram a maior correlação negativa. A diversidade genética observada com marcadores microssatélites nucleares e cloroplastidiais mostrou-se maior em acessos do México (cpSSR = 0,163; ncSSR = 0,15), seguido do Brasil (cpSSR = 0,111; ncSSR = 0,00). Em nível de variedades, os acessos silvestres tiveram menor diversidade em cpSSR (0,16) e maior em ncSSR (0,14) do que os domesticados (cpSSR = 0,119; ncSSR = 0,02). Altos níveis de variação e diferenciação genética foram observadas entre países, com 94% da variação e Fst = 0,874 e entre variedades, com 87% e Fst = 0,944 em cpSSR. Já em ncSSR, variação e diferenciação maiores ocorreram entre acessos (61%; Fst = 0,771) e dentro de variedades (80%; Fst = 0,778). Essas diferenças podem estar relacionadas a diferenças no padrão de herança dos marcadores. Os SSR cloroplastidiais são mais conservados e tem herança maternal. Assim, os acessos de mesmo país conservam os mesmos haplótipos, apresentando baixa diferenciação entre eles. O contrário ocorre com os SSR nucleares, que possuem herança biparental e maior porcentagem de mutação. Apresentando assim, maior diferenciação entre os acessos, que é favorecida pelo sistema reprodutivo predominantemente autógamo. Os acessos domesticados brasileiros estão mais próximos geneticamente dos acessos silvestres mexicanos, podendo ter sido resultantes da domesticação de indivíduos silvestres do México. / Lima bean (Phaseolus lunatus L.) is an important species of the Fabaceae family, which is distributed worldwide. The origin and domestication of the species is not fully understood due to the wide distribution and lack of wild accessions, as well as the loss of germplasm in many areas of its natural distribution, which indicates the importance of germplasm banks and the characterization of diversity and of domestication studies. The study of genetic diversity at the molecular level has been quite accomplished, the molecular markers od microsatellites (SSR), stand out. The lima bean has few studies using as tools the SSRs, not having specific loci for the species, which limits the knowledge about its genetics. Thus, the objective was to develop specific nuclear microsatellite loci (ncSSR) to study the genetic diversity, as well as the domestication process involving wild and domesticated accessions in different countries (Brazil, Mexico, Peru, Colombia and Argentina), by chloroplastids SSR markers (cpSSR), besides to study the phenotypic plasticity of Brazilian accessions. The phenotypic plasticity of 12 accessions from Brazil was estimated in four environments with different fertilizers (1 - control without fertilization, 2 - mineral fertilization with NPK, 3 - organic fertilization with bovine manure, 4 - mineral [NPK] and organic fertilization [manure]). The design was completely randomized with three replicates. The evaluated traits were: Number of Days for Flowering (NDF), Number of Days for Maturation (NDM), Number of Pods per Plant (NVP), Number of Seeds per Plant (NSP), Pod Length (CV), Pod Width (LV), Number of Locules per Pod (NLV), and Weight of One Hundred Seeds (P100S). The analysis of variance was performed, the index of Phenotypic Plasticity (IPF) and the Pearson Correlation between the characters were estimated. Microsatellite markers were used for the determination of genetic diversity and structure, with five chloroplastid (cpSSR) and three nuclear loci (ncSSR) in 44 accessions of lima bean. There was phenotypic plasticity in the accessions of lima bean. All characters except for NDF and NSV presentated genotype x environment interaction significant for the four environments evaluated. NVP and NSP had the highest (0.82) and NDF the lowest (0.06) IPF, thus being the most and the least plastic, respectively, in the four environments. The highest positive correlation was observed between NVP x NSP, so that their values vary in the same direction. NVP and P100S had the highest negative correlation. The genetic diversity observed with nuclear and chloroplast microsatellite markers was greater in accessions from Mexico (cpSSR = 0.163; ncSSR = 0.15), followed by Brazil (cpSSR = 0.111; ncSSR = 0.00). At the variety level, wild accessions had lower diversity with cpSSR (0.16) and higher diversity with ncSSR (0.14) than domestic (cpSSR = 0.119; ncSSR = 0.02). High levels of variation and genetic differentiation were observed among countries, with 94% of the variation and Fst = 0.874, and between varieties, with 87% and Fst = 0.944 with cpSSR. With ncSSR, greater variation and differentiation occurred between accessions (61%, Fst = 0.771) and within varieties (80%, Fst = 0.788). These differences may be related to differences in the inheritance pattern of the markers. Chloroplast SSRs are more conserved and have maternal inheritance. Thus, accessions from the same country retain the same haplotypes, presenting low differentiation between them. The opposite occurs with nuclear SSR, which has a biparental inheritance and a higher percentage of mutation. Thus, a greater differentiation exists between the accessions, which is favored by the predominantly autogamous reproductive system. Brazilian domesticated accessions are genetically closest to the Mexican wild accessions, and may have resulted from the domestication of wild individuals from Mexico.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-22032019-135219 |
| Date | 04 December 2018 |
| Creators | Penha, Josilane Souza da |
| Contributors | Oliveira, Giancarlo Conde Xavier |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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