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

Tipos de Marcadores Morfológicos Bioquímicos Moleculares RFLP Baseados em PCR AFLP

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

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

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

Estratégias de Mapeamento Biologia e diversidade das espécies; Populações F2 segregantes ou retrocruzamentos; Progênie de pelo menos 100 indivíduos; Linhagens endogâmicas recombinantes Análise de Blocos Segregantes

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

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

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

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

P1 P2 NIL Bulk 1 Bulk 2 Análise de marcadores

Clonagem por Mapeamento Estratégias envolvendo grandes insertos (YACs ou BACs) Insertos de 100-300 kb que podem englobar marcadores que flanqueiam o gene alvo; Supressão de recombinação; Distâncias físicas x genéticas.

Mapeando QTLs 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)

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 Nipponbare x Kasalath Nip x F1 BC1F1 x Testadas para homozigose em 5 QTLs de Nip com RFLPs BC1F2 Nip x BC1F2* x BC4F1 BC4F2 (n=100) 50 plantas BC4F3 de cada ( análise de QTLs)

Yamamoto et al. 2000 Mapas de ligação : 26 RFLPs nestas regiões selecionados de um mapa denso obtido por Harushima et al., 1998. 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.

Yamamoto et al. 2000 Resultados O QTL mais significativo do mapeamento derivado da planta BC4F1-37-7 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

Hd1 Hd3 Hd2 Hd4 Hd5 Kasalath Nipponbare Planta BC4F1-37-7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hd1 Hd3 Hd2 Hd4 Hd5 Kasalath Nipponbare Planta BC4F1-37-7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hd2 Kasalath Nipponbare Linha NIL Hd6 Hd6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hd2 Hd6 Kasalath Linha NIL (Hd2) Nipponbare

Hd2 Hd6 Kasalath Linha NIL Hd2/Hd6 Nipponbare 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hd2 Hd6 Kasalath Linha NIL Hd2/Hd6 Nipponbare

Dias para o florescimento 120 110 95 N H K Genótipo Hd2 Genótipo Hd6 N

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 Nipponbare 44,3 49,1 75,4 >120,0 >75,7 Hd2 48,3 60,8 - 100,3 52,0 Hd6 45,3 47,4 98,7 >120,0 >74,7 Hd2, Hd6 51,7 68,3 - 104,7 53,0

Mapeamento molecular de loci para características de importância agronômica no cromossomo 3A de trigo. Shah et al., 1999 Genótipos: Cheyenne (CNN), linha de substituição CNN(WI3A) e 50 CNN(RICL-3A) desenvolvidas em background CNN; Ambientes: 4 a 8 diferentes locais em Nebraska-EUA; 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)

Shah et al., 1999 Mapa de ligação: 13 RFLPs específicos para o cromossomo 3A e polimórficos entre CNN e WI mais um marcador morfológico Eps foram mapeados; 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.

Conclusões e Perspectivas 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.