Diversidade genética e seleção genômica ampla para tolerância ao déficit hídrico em feijão de origem mesoamericano
Data
2025-02-21
Autores
Santos, Elizeu David dos
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
A limitação hídrica reduz a produtividade do feijão (Phaseolus vulgaris), sendo que o uso de cultivares tolerantes a seca é uma das estratégias mais eficientes para mitigar os efeitos do déficit hídrico. Nos programas de melhoramento, a identificação de genótipos tolerantes pode ser obtida por meio de estudos de associação genômica ampla que identificam possíveis QTNs (quantitative trait nucleotid) e os genes a eles associados. O presente estudo teve por objetivo fenotipar e identificar regiões genômicas relacionadas a tolerância ao déficit hídrico em um painel de diversidade genética de origem mesoamericana, a partir da técnica de genotipagem por sequenciamento (GBS). O experimento foi conduzido sob cultivo protegido na Estação de Pesquisa do IDR-Paraná em Londrina, Paraná, Brasil, na safra de outono-inverno de 2022 e de 2023. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com duas repetições em duas subáreas: com déficit hídrico (CDH), iniciando-se quando as plantas se encontravam no estádio fenológico R5 e finalizando no estádio R7, e sem déficit hídrico (SDH). Como foram obtidos dados de dois anos, considerou-se quatro ambientes (A) estudados: SDH_22, CDH_22, SDH_23 e CDH_23. O painel, contendo 146 genótipos, foi fenotipado para as variáveis morfoagronômicas: número de vagens por planta, número de grãos por planta, comprimento da vagem, espessura da vagem, número de lóculos por vagem, número de grãos por vagem, relação grãos e lóculos nas vagens, massa de 100 grãos, massa de grãos por planta e produtividade. Na fenotipagem, os valores de herdabilidade estimados indicaram situação favorável para a seleção de genótipos com base em: número de vagens por planta, massa de 100 grãos, comprimento de vagem e produtividade. Houve uma maior dissimilaridade genética entre os genótipos em condição CDH, e com base no índice de seleção aplicado, 15 genótipos com valores fenotípicos superiores para todas as variáveis em ambas as condições, foram selecionados. Na genotipagem foram identificados 25.011 SNPs com MAF >0,05. Pela matriz de parentesco o painel foi subdividido em quatro subgrupos e apresentou na curva de decaimento do desequilíbrio de ligação uma diminuição das distâncias genômicas estimadas. Nos estudos de GWAS foram considerados cinco ambientes estudados, CDH_22, SDH_22, CDH_23, SDH_23 e as médias ajustadas para todos esses ambientes (LSMeans), utilizando dois modelos multi-locus (FarmCPU e BLINK). Foram considerados QTNs estáveis apenas aqueles que passaram ao menos em um ambiente pelos dois modelos. Identificou-se regiões sobrepostas em torno dos QTNs indicando que a expressão dessas características nos genótipos podem estar associadas entre as variáveis avaliadas. Em relação ao acúmulo de alelos favoráveis, foi observado um ganho para a maioria das variáveis. Também foram identificados 462 genes que estavam associados as variáveis avaliadas, e dentre suas principais funções moleculares destacaram-se: ativação de fatores de transcrição, atividade antioxidante e regulação de proteínas. Os resultados permitiram identificar a existência de variabilidade genética significativa no painel estudado e o uso de técnicas moleculares associadas a fenotipagem permitiu identificar genes que regulam rotas metabólicas que interferem na tolerância ao déficit hídrico
Descrição
Palavras-chave
Phaseolus vulgaris, Melhoramento genético, Tolerância à seca, Mapeamento associativo, Feijão, Estresse hídrico, Déficit hídrico, Melhoramento de plantas, Genotipagem por sequenciamento