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Mapeamento Molecular de Características de Importância Agronômica Antonio Costa de Oliveira, PhD Centro de Genômica e Fitomelhoramento Faculdade de Agronomia.

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1 Mapeamento Molecular de Características de Importância Agronômica Antonio Costa de Oliveira, PhD Centro de Genômica e Fitomelhoramento Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel

2 Tipos de Marcadores n Morfológicos n Bioquímicos n Moleculares –RFLP –Baseados em PCR –AFLP

3 Uso em Análises Genéticas n Estudos de diversidade genética n Estudos evolutivos n Mapeamento genético n Clonagem por mapeamento

4 Uso em Melhoramento Vegetal e Animal n Seleção assistida por marcadores n Mapeamento comparativo n Mapeamento de QTLs n Seleção de progenitores n Predição de heterose n Identificação de germoplasma

5 Outras Aplicações n Diagnóstico de moléstias e contaminações n Identificação de raças n Identificação de cultivares (fingerprinting)

6 Estratégias de Mapeamento n Biologia e diversidade das espécies; n Populações F 2 segregantes ou retrocruzamentos; n Progênie de pelo menos 100 indivíduos; n Linhagens endogâmicas recombinantes n Análise de Blocos Segregantes

7 Linhagens Endogâmicas Recombinantes n Caracterização de cada linhagem em alelos x loco; n Vantagens sobre a população F2: –População permanente; –Informação cumulativa; –Avaliação em vários ambientes; –Mapas mais extensos; –Mapeamento mais rápido

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24 Estratégias de Acúmulo de Marcadores n Genes sem produto conhecido; n Mapeamento enriquecido na região alvo –Tecnologias que geram grandes volumes de marcadores; –Estoques genéticos idênticos ou quase idênticos em regiões ao longo do genoma

25 Estoques Genéticos n Linhas quase isogênicas; n Marcadores flanqueando o gene; n Blocos segregantes; n Amostras reunidas.

26 A Gene alvo P1 P2 F1 BC1 BC7F2(NIL) P1P2 F1 B Gene alvo Bulk 1Bulk 2 F2

27 Análise de marcadores P1 P2 NIL Bulk 1 Bulk 2

28 Clonagem por Mapeamento n Estratégias envolvendo grandes insertos (YACs ou BACs) –Insertos de kb que podem englobar marcadores que flanqueiam o gene alvo; –Supressão de recombinação; –Distâncias físicas x genéticas.

29 Mapeando QTLs n Testando para efeitos de QTLs –Análise de intervalo - leva em conta a distância genética entre marcadores ordenados e calcula a verossimilhança em aumentos específicos do intervalo; –LOD escores (2,0 a 3,0 mais usados)

30 Identificação de QTLs para florescimento em arroz(Hd6) e caracterização de suas interações epistáticas com Hd2 usando linhas avançadas de retrocruzamento. Yamamoto et al., 2000 n Nipponbare x Kasalath Nip x F1 BC1F1 x BC1F2 Testadas para homozigose em 5 QTLs de Nip com RFLPs Nip x BC1F2* Nip x BC1F2* BC4F1 BC4F2 (n=100) x 50 plantas BC4F3 de cada ( análise de QTLs)

31 Yamamoto et al n Mapas de ligação : 26 RFLPs nestas regiões selecionados de um mapa denso obtido por Harushima et al., n Avaliação da ação gênica e confirmação da interação epistática do QTL: –4 comprimentos de dia (10,5; 12; 13,5 e 14,5 h) –QTL-NIL Homozigota para o alelo de Kasalath e Nipponbare usados como controle; –3 linhas de QTL-NILs: NIL(Hd2); NIL(QTL alvo); NIL(Hd2/QTL alvo) nas quais ambos os QTLs são introgredidos.

32 Yamamoto et al n Resultados –O QTL mais significativo do mapeamento derivado da planta BC4F foi o Hd6 (novo) localizado no braço longo do cromossomo 3; –O mapeamento fino de Hd6 foi obtido com 5 marcadores RFLP cosegregando com o loco, A herança foi mendeliana (1:2:1); –Caracterização de Hd6 como o loco causando sensitividade ao fotoperíodo; –Epistasia entre Hd2 e Hd6

33 Hd1Hd3 Hd2 Hd4 Hd5 Kasalath Nipponbare Planta BC4F1-37-7

34 Hd2 Kasalath Nipponbare Linha NIL Hd6 Hd6

35 Hd6 Hd2 Kasalath Nipponbare Linha NIL (Hd2)

36 Hd2 Kasalath Nipponbare Linha NIL Hd2/Hd6 Hd6

37 Dias para o florescimento N H K Genótipo Hd2 Genótipo Hd6 N H K

38 Tabela 2. Comparação de dias para o florescimento de 3 QTL-NILs e o pai recorrente, nipponbare, sob diferentes comprimentos de dia Comprimento do dia (h) QTL-NIL 10,5 12,0 13,5 14,5 Diferença Nipponbare44,349,175,4 >120,0 >75,7 Hd248,360,8- 100,352,0 Hd645,347,498,7 >120,0 >74,7 Hd2, Hd651,768,3- 104,753,0

39 Mapeamento molecular de loci para características de importância agronômica no cromossomo 3A de trigo. Shah et al., 1999 n Genótipos: Cheyenne (CNN), linha de substituição CNN(WI3A) e 50 CNN(RICL-3A) desenvolvidas em background CNN; n Ambientes: 4 a 8 diferentes locais em Nebraska-EUA; n Características: –produtividade (GYLD); –número de grãos por espiga (KPS); –Peso de mil grãos (TKWT); –número de espigas por m2 (SPSM); –peso do volume de grão (GVWT); –estatura de planta(PHT); –data da antese (locus Eps)

40 Shah et al., 1999 n Mapa de ligação: –13 RFLPs específicos para o cromossomo 3A e polimórficos entre CNN e WI mais um marcador morfológico Eps foram mapeados ; n Resultados: –Locos individuais explicaram 8,9 a 38,2% da variação fenotípica para as características avaliadas; –O Loco Eps foi mapeado e explicou 38,2% da variação fenotípica para PHT e 17,4% para ambas KPS e TKWT. –Alguns QTLs adicionais foram encontrados, Qtls para GYLD só foram encontrados em alguns ambientes, enquanto que não foram encontrados QTLs para GVWT; –Não foi encontrada epistasia entre marcadores associados aos QTLs; –Qtls encontrados em diferentes ambientes foram consistentes pelo menos na maioria deles.

41 Conclusões e Perspectivas n Os avanços com a saturação dos mapas e informações do mapeamento comparativo, estão permitindo um detalhamento maior das características quantitativas, porém as duplicações genômicas e multiplicidade de regiões atuando em uma característica, são fatores que ainda retardam o progresso do melhoramento molecular.


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