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Previous issue date: 2013-04-30 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The first efforts in sugarcane breeding involved crosses between polyploid species, Saccharum spontaneum L. and Saccharum officinarum L.. These crosses produced interspecific hybrids that were successively backcrossed to S. officinarum. This strategy resulted in a considerable increase in the sugarcane genome complexity. Current varieties exhibit high levels of ploidy and heterozygosity, besides varying levels of aneuploidy. These properties make the understanding of sugarcane genome more difficult; and therefore present a challenge to the development of genetic studies with this culture. Among the different approaches to perform the genetic characterization of a species, the development of genetic maps is useful in providing information about its genomic structure. In this work, we report the first linkage maps for sugarcane using both DArT (Diversity Arrays Technology) and SSR (Single Sequence Repeat) markers. We identified markers significantly associated to characters involved in sugar production. Maps were obtained using two populations: one, consisting of 81 genotypes, was derived from the selfing of a single RB97327 plant; the other, consisting of 91 genotypes, was derived from the crossing RB97327 x RB72454. Genomic DNA was extracted from axillary buds. Genotypes for twenty pairs of SSR primers and 7680 DArT markers were identified. Using mendelian segregation analysis a total of 392 DArT and 57 SSR polymorphic markers, in the population of selfing, and 632 DArT and 79 SSR polymorphic markers, in the outcrossing population, were detected to be segregating as single-dose markers. Both maps were obtained using the OneMap software. Critical values for LOD-score of 3.5 and recombination fraction of 0.3 were chosen. In the map obtained with the selfing population, 449 polymorphic markers with 3:1 segregation were used to originate 95 linkage groups for the variety RB97327. This map had a total length of 1217.2 cM. The estimated size of the genome of RB97327 was 10540.9 cM, which suggests that the obtained coverage (11.5%) is still low. For the population derived from crossing, the 711 polymorphic markers with 3:1 and 1:1 segregation originated 136 linkage groups. The map showed a total length of 2722.2 cM. The SSR markers allowed the identification of six possible homeology groups for the female parent RB97327, and nine homeology groups for the integrated map. For each population, framework maps were produced which were then used to investigate putative associations between markers and characters involved in sugar production. QTL were found both using single marker analysis and composite interval mapping. In the population derived from selfing, using single marker analysis, 63 markers were significantly associated to six variables: number of internodes, number of stems per plant, stem length, stem diameter, stem weight and percentage of soluble solids (°Brix). Using composite interval
mapping, three QTL related to stem diameter, length of stem and °Brix were identified. In the population derived from the cross RB97327 x RB724554, using single marker analysis, 60 markers were significantly associated with the same six variables. Using composite interval mapping, two QTL related to diameter and length of stem were detected. / Os primeiros trabalhos de melhoramento genético em cana-de-açúcar envolveram cruzamentos entre espécies poliplóides, Saccharum spontaneum L. e Saccharum officinarum L., os quais originaram híbridos interespecíficos que foram sucessivamente retrocruzados com S. officinarum. Essa estratégia resultou em considerável aumento da complexidade do genoma, de modo que as variedades atuais apresentem elevados níveis de ploidia e heterozigose, além de aneuploidias. Tais características dificultam a compreensão do genoma da cana-de-açúcar e, consequentemente, representam um desafio para o desenvolvimento de estudos genéticos com esta cultura. Dentre os diferentes estudos de caracterização genética, o desenvolvimento de mapas genéticos é importante por fornecer informações acerca da estrutura do genoma de uma espécie. Neste trabalho foram obtidos os primeiros mapas de ligação para cana-de-açúcar utilizando marcadores DArT (Diversity Arrays Technology) e SSR (Single Sequence Repeat). Além disso, foram identificados marcadores significativamente associados aos caracteres envolvidos na produção de açúcar. Para a obtenção dos mapas foram utilizadas duas populações, sendo uma constituída por 81 genótipos derivados da autofecundação de uma planta da cultivar RB97327, e outra constituída por 91 genótipos oriundos do cruzamento RB97327 x RB72454. O DNA genômico foi extraído de gemas axilares. A genotipagem foi realizada a partir de vinte pares de primers SSR e 7.680 marcadores DArT. A análise de segregação mendeliana permitiu a distinção de 392 marcas DArT e 57 marcas SSR polimórficas na população de autofecundação, e 632 DArT e 79 marcas SSR polimórficas na população de fecundação cruzada, com segregação single-dose. Ambos os mapas foram obtidos através do software OneMap utilizando-se um valor crítico de LOD-score igual a 3,5 e de fração de recombinação igual a 0,3. No mapa associado à população de autofecundação, os 449 marcadores DArT e SSR polimórficos com segregação 3:1 foram utilizados para originar 95 grupos de ligação referentes à variedade RB97327. Esse mapa apresentou um comprimento total de 1.217,2 cM. O tamanho estimado do genoma de RB97327 foi de 10.540,9 cM, o que permite afirmar que o mapa obtido apresentou baixa cobertura (11,5%). Para a população derivada de cruzamento, os 711 marcadores DArT e SSR polimórficos com segregação 3:1 e 1:1 originaram 136 grupos de ligação e o mapa apresentou um comprimento total de 2.722,2 cM. Os marcadores SSR também possibilitaram a identificação de seis possíveis grupos de homeologia no mapa referente ao genitor feminino RB97327 e nove no mapa integrado. Para cada população, foram obtidos os mapas framework nos quais foram identificados marcadores DArT e SSR associados aos caracteres envolvidos na produção de açúcar. Em ambas as populações procedeu-se à identificação de QTL a partir de
análises de marcas simples e de mapeamento por intervalo composto. Na população derivada de autofecundação foram identificados, pela análise de marcas simples, 63 marcadores significativamente associados às seis variáveis avaliadas: número de entrenós, número de colmos por planta, comprimento de colmos, diâmetro de colmo, peso médio de colmo e teor de sólidos solúveis (brix). Pelo mapeamento por intervalo composto, três QTL relacionados a diâmetro de colmo, comprimento de colmo e brix foram identificados. Na população proveniente do cruzamento RB97327 x RB724554, foram identificados pela análise de marcas simples, 60 marcadores significativamente associados às seis variáveis. Pelo mapeamento por intervalo composto identificou-se dois QTL relacionados ao diâmetro e ao comprimento de colmo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/3777 |
| Date | 30 April 2013 |
| Creators | Nunes, Camila de Marillac Costa |
| Contributors | Coelho, Alexandre Siqueira Guedes, Duarte, João Batista, Novaes, Evandro, Carneiro, Monalisa Sampaio, Borba, Tereza Cristina de Oliveira, Coelho, Alexandre Siqueira Guedes |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Agronomia (EAEA), UFG, Brasil, Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos - EAEA (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 842119561133988381, 600, 600, 600, 600, 4500684695727928426, -3091138714907603907, -2555911436985713659 |
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