Diversidade genética e seleção genômica ampla para tolerância ao déficit hídrico em feijão de origem mesoamericano

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dc.contributor.advisorModa-Cirino, Vania
dc.contributor.authorSantos, Elizeu David dos
dc.contributor.bancaIácono, Jéssica Delfini de Paula
dc.contributor.bancaFonseca, Inês Cristina Batista
dc.contributor.bancaPonce, Talita Pijus
dc.contributor.bancaSantos Neto, José dos
dc.contributor.coadvisorAlves, Daniel Soares
dc.coverage.extent111 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2026-08-21T18:16:10Z
dc.date.available2026-08-21T18:16:10Z
dc.date.issued2025-02-21
dc.description.abstractA 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
dc.description.abstractother1Water limitation reduces the productivity of beans (Phaseolus vulgaris), and the use of drought-tolerant cultivars is one of the most efficient strategies for mitigating the effects of water deficit. In breeding programs, the identification of tolerant genotypes can be achieved through genome-wide association studies that identify possible QTNs (quantitative trait nucelotid) and the genes associated with them. The aim of this study was to phenotype and identify genomic regions related to water deficit tolerance in a panel of genetic diversity of Mesoamerican origin, using the genotyping-by-sequencing (GBS) technique. The experiment was conducted under protected cultivation at the IDR-Paraná Research Station in Londrina, Paraná, Brazil, in the fall-winter crops of 2022 and 2023. The experimental design used was randomized blocks with two replications in two sub-areas: with water deficit (CDH), starting when the plants were at phenological stage R5 and ending at stage R7, and without water deficit (SDH). As data was obtained from two years, four environments (A) were studied: SDH_22, CDH_22, SDH_23 and CDH_23. The panel, containing 146 genotypes, was phenotyped for the following morpho-agronomic variables: number of pods per plant, number of grains per plant, pod length, pod thickness, number of locules per pod, number of grains per pod, ratio of grains to locules in the pods, mass of 100 grains, mass of grains per plant and yield. In phenotyping, the estimated heritability values indicated a favorable situation for selecting genotypes based on: number of pods per plant, mass of 100 grains, pod length and yield. There was greater genetic dissimilarity between the genotypes in the CDH condition, and based on the selection index applied, 15 genotypes with higher phenotypic values for all the variables in both conditions were selected. Genotyping identified 25,011 SNPs with MAF >0.05. Using the kinship matrix, the panel was subdivided into four subgroups and the linkage disequilibrium decay curve showed a decrease in the estimated genomic distances. In the GWAS studies, five environments were considered, CDH_22, SDH_22, CDH_23, SDH_23 and the means adjusted for all these environments (LSMeans), using two multi-locus models (FarmCPU and BLINK). Only those QTNs that passed both models in at least one environment were considered stable. Overlapping regions were identified around the QTNs, indicating that the expression of these characteristics in the genotypes may be associated with the variables evaluated. In relation to the accumulation of favorable alleles, a gain was observed for most of the variables. In addition, 462 genes were identified that were associated with the variables evaluated, and among their main molecular functions were: activation of transcription factors, antioxidant activity and protein regulation. The results made it possible to identify the existence of significant genetic variability in the panel studied and the use of molecular techniques associated with phenotyping made it possible to identify genes that regulate metabolic pathways that interfere with tolerance to water deficit
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19517
dc.languagepor
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Agronomia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Agronomia
dc.subjectPhaseolus vulgaris
dc.subjectMelhoramento genético
dc.subjectTolerância à seca
dc.subjectMapeamento associativo
dc.subjectFeijão
dc.subjectEstresse hídrico
dc.subjectDéficit hídrico
dc.subjectMelhoramento de plantas
dc.subjectGenotipagem por sequenciamento
dc.subject.capesCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.keywordsPhaseolus vulgaris
dc.subject.keywordsGenetic breeding
dc.subject.keywordsDrought tolerance
dc.subject.keywordsMapping by association
dc.subject.keywordsCommon bean
dc.subject.keywordsWater stress
dc.subject.keywordsWater deficit
dc.subject.keywordsPlant breeding
dc.subject.keywordsGenotyping by sequencing
dc.titleDiversidade genética e seleção genômica ampla para tolerância ao déficit hídrico em feijão de origem mesoamericano
dc.title.alternativeGenetic diversity and genome-wide selection for water deficit tolerance in mesoamerican common bean
dc.typeTesept_BR
dcterms.educationLevelDoutoradopt_BR
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agráriaspt_BR

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