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Previous issue date: 2017-07-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) é uma das leguminosas mais cultivadas e consumidas em todo o mundo. É uma fonte relativamente barata de proteínas e nutrientes, firmando-se como um importante alimento na manutenção da segurança alimentar no planeta. Nesse sentido, o melhoramento genético é fundamental para a obtenção de cultivares mais produtivas, com arquitetura de plantas mais adequada aos sistemas de colheita, com ciclo compatível com às regiões de produção e de aspecto de grãos que atenda às exigências do mercado consumidor. Uma ferramenta auxiliar no melhoramento genético de plantas é a seleção assistida por marcadores moleculares do DNA. O mapeamento de ligação (Linkage Mapping, LM) é a abordagem mais comum no melhoramento para detectar marcadores moleculares associados a QTLs (Quantitative Trait Loci, ou locos controladores de características quantitativas). A abundância de marcadores no genoma das espécies fez do mapeamento de associação (Association Mapping, AM) uma nova estratégia pra detecção de QTLs. Uma importante metodologia do mapeamento de associação é o estudo de associação genômica ampla (Genome Wide Association Study, GWAS). Neste contexto, o Programa de Melhoramento do Feijoeiro da Universidade Federal de Viçosa (UFV) desenvolveu uma população formada por 376 RILs (Recombinant Inbred Lines, ou linhagens endogâmicas recombinantes) de feijão comum, obtidas do cruzamento entre Rudá e AND 277, para a obtenção de um mapa genético e detecção de QTLs relacionados a sete características morfo-agronômicas usando essas duas metodologias. Essa população foi denominada de RILs RA. Outro objetivo foi conhecer a função biológica destes QTLs pela sua localização em relação a genes candidatos com função biológicas que se relacionassem às características destes QTLs. A população foi genotipada com 3.098 marcadores do tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism, polimorfismo a partir de um único nucleotídeo) e fenotipada em campo para as características número de dias até o florescimento (DF) e até a maturação (DM), arquitetura de plantas (ARC), produtividade de grãos (YLD), grau de achatamento (SF) da semente, forma da semente (SS) e massa de cem grãos (SW). Pelo mapeamento de ligação (LM), foi obtido uma mapa genético com 1.962 SNPs e tamanho total de 1.065,48 cM. Também foram detectados 29 QTLs, para as sete características, distribuídos nos 11 cromossomos, que explicaram de 3,83 a 32,92% da variação fenotípica. Na anotação gênica, quatro sequências de SNPs identificados como ligados aos QTLs foram relacionados a 18 genes com função biológica conhecida. Pelo estudo de associação genômica ampla (GWAS), foram detectados 112 SNPs/QTLs em todos os cromossomos, com exceção dos cromossomos 06 e 07, relacionados a todas as características avaliadas. Alguns destes QTLs estavam posicionados próximos ou dentro de genes candidatos com função biológica que se relacionava com as características morfo-agronômicas avaliadas. Conclui-se que o tamanho da população de RILs RA (376 linhagens) permitiu a obtenção de um mapa genético com estimativas de frequência de recombinação acurada. O número de marcadores utilizados propiciou boa saturação em todos os cromossomos, o que permitiu a detecção de QTLs com mais eficiência e confiabilidade pelo mapeamento de ligação e pela GWAS. Os genes candidatos localizados nas regiões destes QTLs corroboram o potencial destes na seleção assistida por marcadores moleculares para as características morfo-agronômicas avaliadas. / Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is one of the most cultivated and consumed legumes worldwide. It is a relatively inexpensive source of protein and nutrients, establishing itself as an important food in maintaining food security on the world. In this sense, genetic breeding is essential to obtain more productive cultivars, with plant architecture more adequate to the harvesting systems, with a cycle suitable to the regions of production, and grain type compatible with the requirements of the local market. An auxiliary tool in plant breeding is the DNA marker-assisted selection. Linkage mapping (LM) is the most common approach to detect molecular markers associated to quantitative trait loci (QTL). The abundance of molecular markers in the genome of the species made of association mapping (AM) a new methodology to QTLs detection. An important association mapping (AM) methodology is the genome wide association study (GWAS). In this context, the Common Bean Breeding Program of the Universidade Federal de Viçosa (UFV) developed a population consisting of 376 RILs, obtained from the crossing between Rudá and AND 277, to construct a genetic map and detect QTLs related to seven morpho-agronomic traits using these two methodologies. Another objective was to know the biological function of these QTLs by their location in relation to candidate genes with biological functions that related to the traits of these QTLs. The population was genotyped with 3,098 SNP (single nucleotide polymorphism) markers and phenotyped in the field conditions for the trais number of days to flowering (DF) and to maturity (DM), plant architecture (ARC), seed yield (YLD), degree of seed flatness (SF), seed shape (SS), and 100- seed weight (SW). A genetic map with 1,962 SNPs, spanning a total size of 1,065.48 cM, was obtained by linkage analysis. In addition, 29 QTLs were detected for the seven characteristics distributed on the 11 chromosomes, which explained from 3.83 to 32.92% of the phenotypic variation. In gene annotation, four sequences of SNPs identified as linked to QTLs were related to 18 genes with known biological function. 112 SNPs/QTLs related to the traits evaluated were detected in all chromosomes by genome wide association study (GWAS), except to chromosomes 06 and 07. Some of these QTLs were positioned near or within candidate genes with biological function that were related to the morpho-agronomic traits evaluated. It is concluded that the population size of RA RILs (376 lines) allowed to obtain a genetic map with accurate estimates of recombination frequency. The number of markers used in this study provided good saturation in all chromosomes, which allowed the efficiently and reliably QTL detection by linkage mapping and GWAS. The candidate genes located in the regions of these QTLs corroborate their potential in the marker-assisted selection for these seven morpho-agronomic traits.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/16357 |
| Date | 20 July 2017 |
| Creators | Silva, Leonardo Corrêa da |
| Contributors | Cruz, Cosme Damião, Barros, Everaldo Gonçalves de, Carneiro, Pedro Crescêncio Souza, Souza, Thiago Lívio Pessoa Oliveira de, Carneiro, José Eustáquio de Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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