Diversidade genética, estrutura populacional e mapeamento associativo para características nutricionais e agronômicas em um painel de feijão mesoamericano brasileiro
Data
2020-11-27
Autores
Iácono, Jessica Delfini De Paula
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é um dos alimentos básicos na dieta do brasileiro, bem como é considerado uma das leguminosas mais importantes no mundo. É reconhecidamente uma excelente fonte de proteínas, carboidratos e micronutrientes, e devido aos seus atributos nutricionais e importância na alimentação em países em desenvolvimento, se torna uma cultura adequada para biofortificação. A identificação de genes e regiões genômicas relacionados com características nutricionais e agronômicas, é de grande importância para o melhoramento genético de feijão, podendo acelerar o desenvolvimento de novas cultivares. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo acessar a diversidade genética, estrutura populacional e desequilíbrio de ligação em um painel de diversidade de feijão designado Brazilian Diversity Panel (BDP), e em seguida identificar regiões genômicas associadas a características nutricionais e agronômicas. A genotipagem por sequenciamento (Genotyping by sequencing – GBS) de 219 acessos pertencentes ao BDP permitiu a identificação de 49.817 SNPs com MAF > 0,05. A análise bayesiana da estrutura populacional evidenciou a subdivisão do painel em 3 grupos, um formado por feijões de origem andina, outro formado predominantemente por feijões de origem mesoamericana pertencentes ao grupo comercial carioca, e outro por feijões de origem mesoamericana com cor da semente preta, creme, vermelho e outras. A análise do desequilíbrio de ligação evidenciou a existência de longos blocos de ligação e um baixo decaimento do LD em função da distância física entre os SNPs. Para os estudos de mapeamento associativo (Genome wide association studies -GWAS) foram utilizados 178 acessos de origem mesoamericana pertencentes ao BDP e 25.011 SNPs de boa qualidade. O painel foi fenotipado para nove nutrientes (fósforo, potássio, cálcio, magnésio, cobre, manganês, enxofre, zinco e ferro) e dez características agronômicas (altura de planta, altura de inserção da primeira vagem, número de nós, comprimento da vagem, número total de vagens por planta, número de locos por vagem, número de sementes por vagem, peso total de sementes por planta, peso de 100 sementes e rendimento de grãos) em três e quatro ambientes, respectivamente. Quatro métodos multi-locus de GWAS foram empregados nesse estudo (mrMLM, FASTmrMLM, pLARmEB e ISIS EM-BLASSO). Apenas QTNs (Quantitative Trait Nucleotide) detectados por diferentes métodos ou ambientes, foram considerados verdadeiramente significativos, resultando em 48 e 64 QTNs estáveis relacionados com o conteúdo nutricional e características agronômicas, respectivamente. QTNs pleiotrópicos e regiões genômicas sobrepostas em torno dos QTNs foram identificadas para entre diferentes características, demonstrando que os mecanismos relacionados a expressão dessas características podem estar associados. O acúmulo de alelos superiores revelou aumento gradual do teor de nutrientes no grão, bem como causaram um incremento positivo para a característica agronômicas. O BDP se mostrou eficiente para estudos de associação e a exploração de diferentes métodos e ambientes demonstrou a confiabilidade dos marcadores associados as características. Os lócus identificados no presente trabalho serão importantes para o melhoramento de feijões de origem mesoamericana e mais especificamente para os principais grupos consumidos no Brasil, preto e carioca.
Descrição
Palavras-chave
Phaseolus vulgaris L., Genotyping by sequencing (GBS), Desequilibrio de ligação, Single nucleotide polymorphism (SNP), Genome wide association studies (GWAS)