Mapeamento de gene letal, responsável pela distorção de segregação e detecção de QTL para resistência à ferrugem (Puccinia psidii) em Eucalyptus spp.

Abstract

A ferrugem causada por Puccinia psidii é uma doença limitante para a cultura do eucalipto no Brasil. Dessa forma, estudos de herança da resistência à ferrugem, subsidiado por análise de mapeamento e detecção de QTL (s), torna-se de suma importância para auxiliar nos programas de melhoramento. No entanto, em Eucalyptus, principalmente em cruzamentos interespecíficos, observa-se alta freqüência de locos com distorção de segregação (DS) que dificulta prever as segregações genotípicas e estimar as frequências de recombinações em análises genômicas. Mapas genéticos que negligenciam a distorção de segregação, proporcionam estimativas viesadas da distância entre marcas. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram selecionar um cruzamento interespecífico para identificar a causa da distorção de segregação, de locos microssatélites, no grupo de ligação três, desenvolver uma metodologia para mapear esses locos e detectar QTLs responsáveis pela resistência à ferrugem. Foram apresentadas funções para estimar a taxa de distorção dos locos do grupo de ligação três. Baseada nas taxas de distorção foi estabelecido um estimador para mapear esses locos. Foi pressuposto e comprovado que a distorção de segregação foi devida a um gene letal que atua na formação dos gametas. A partir das taxas de distorção e da freqüência de recombinação estimadas, para cada loco, esses foram mapeados em relação ao loco letal. Para a detecção de QTLs foram utilizados os dados fenotípicos relacionados à ferrugem e as informações genotípicas de sete locos microssatélites do grupo de ligação três (EMBRA 227, EMBRA 189, EMBRA 122, EMBRA 171, EMBRA 125, EMBRA 239, EMBRA 181). A detecção de QTLs, responsáveis pela resistência à ferrugem, foi feita por meio de metodologias de mapeamento baseada em marca simples e em intervalo simples. As metodologias de marcas simples evidenciaram associação significativa entre os marcadores EMBRA 181 e EMBRA 125 e o QTL, sendo a maior significância detectada para o marcador EMBRA 125. Pelo método de intervalo simples, o QTL foi mapeado a 0,002 cM do EMBRA 125. O QTL mapeado explicou 42% da variação fenotípica. Em função do QTL ter sido mapeado muito próximo ao loco marcador EMBRA 125 e por explicar grande proporção da variância fenotípica, é interessante o seu uso em seleção assistida e eventual clonagem posicional do gene de resistência à ferrugem.

The rust caused by Puccinia psidii is a limited factor to the Eucalyptus production. In this way, inheritance studies for rust, subsidized by mapping analysis and detection of QTL (s) becomes important to aid the breeding programs. However, in Eucalyptus, mainly in interspecific crossings, a high frequency of loci with segregation distortion (SD) is observed. The SD hinders to predict the genotipic segregation and to estimate the recombination frequencies in genomic analysis. Genetic maps that neglect the segregation distortion provide a bias estimation of the distance among markers. This way, this work aimed to select a interspecific cross to identify the cause of segregation distortion of microsatellite loci, in the linkage group three; to develop a methodology to map those loci and to detect QTLs responsible for the rust resistance. Functions were presented to estimate the amount of distortion of the loci of the linkage group three that exhibited segregation distortion. From the amount of distortion an estimator was established to map those loci. It was presupposed and confirmed that the segregation distortion was due to a lethal gene that acts in the gamete formation. Starting from the amount of distortion and from the estimated recombination frequency for each locus, they were mapped in relation to the lethal loci. Phenotypic data related to the rust and genotypic information of seven microsatellite of the linkage group three (EMBRA 227, EMBRA 189, EMBRA 122, EMBRA 171, EMBRA 125, EMBRA 239, EMBRA 181) were used for the QTLs detection. The QTL detection, responsible for the rust resistance, was made through methodologies based in simple mark and simple interval mapping. The methodologies of simple marks evidenced statistical significance for the markers EMBRA 181 and EMBRA 125, and the last one showed the largest statistical significance. For the simple interval mapping method, QTL was mapped 0,002 cM from EMBRA 125. Mapped QTL explained 42% of the phenotypic variation. Once the QTL was mapped very close to the locus marker EMBRA 125 and it explains great proportion of the phenotypic variance, it is interesting to use in markers assisted selection and eventual positional cloning of the rust resistance gene.