Resumos
O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes. Foram usadas 113 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa, com reduzido vínculo genético entre si. Os seguintes caracteres componentes da produtividade foram avaliados: número de panículas por metro, número de grãos por panícula e peso de 100 grãos. Dos 115 marcadores utilizados, 25 (21,7%) associaram-se significativamente a um ou mais caracteres. Entre os 29 SSR ("simple sequence repeats") colocalizados em QTL ("quantitative trait loci") de produtividade de arroz, 12 foram associados aos caracteres avaliados e considerados como candidatos para uso na seleção assistida por marcadores. Os marcadores NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3, associados ao número de grãos por panícula, ainda não foram anotados no arroz e podem constituir o ponto de partida para estudos de genômica funcional. Entre os marcadores derivados de sequências transcritas, NP914526 e NP914533 destacam-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo de arroz.
Oryza sativa; coleção nuclear; desequilíbrio de ligação; genômica funcional; mapeamento associativo; seleção assistida por marcadores.
The objective of this work was to identify, through analysis of associative mapping, the molecular markers related to upland rice yield and its component traits. One hundred thirteen lines and cultivars of upland rice, with reduced admixture, from the Rice Core Collection of Embrapa, were used. The following yield component traits were evaluated: number of panicles per meter, number of grains per panicle, and weight of 100 grains. Out of the 115 used markers, 25 (21.7%) were significantly associated with one or more traits. Among the 29 SSR (simple sequence repeats) co-located in yield QTL (quantitative trait loci) in rice, 12 were associated with the evaluated traits and considered candidates for use in marker-assisted selection. The markers NP914540, Q6ZGD1, and Q69JE3, associated with the number of grains per panicle, are not yet annotated in rice and should constitute the starting point for functional genomics studies. Among the markers derived from transcribed sequences, NP914526 and NP914533 stand out for belonging to metabolic pathways related to increased yield potential of rice.
Oryza sativa; core collection; linkage disequilibrium; functional genomics; association mapping; marker-assisted selection.
Introdução
O arroz (Oryza sativa L.) contitui importante fonte de carboidratos,
sobretudo para populações de baixa renda (Bassinello
& Naves, 2006BASSINELLO, P.Z.; NAVES, M.M.V. Bioquímica e saúde humana. In: SANTOS,
A.B. dos; STONE, L.F.; VIEIRA, N.R. de A. (Ed.). A cultura do arroz no Brasil. 2.ed.
Santo Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão, 2006. p.31-51.). O seu cultivo no Brasil se dá por meio de sistema irrigado
(várzeas) e de terras altas. A maioria das variedades de arroz de várzea pertence à
subespécie índica, enquanto a maioria das variedades de terras altas é da subespécie
japônica (Khush, 1997KAWAHARA, Y.; BASTIDE, M. de la; HAMILTON, J.P.; KANAMORI, H.; MCCOMBIE,
W.R.; OUYANG, S.; SCHWARTZ, D.C.; TANAKA, T.; WU, J.; ZHOU, S.; CHILDS, K.L.;
DAVIDSON, R.M.; LIN, H.; QUESADA-OCAMPO, L.; VAILLANCOURT, B.; SAKAI, H.; LEE, S.S.;
KIM, J.; NUMA, H.; ITOH, T.; BUELL, C.R.; MATSUMOTO, T. Improvement of the Oryza
sativa Nipponbare reference genome using next generation sequence and optical map
data. Rice, v.6, p.4-14, 2013. DOI: 10.1186/1939-8433-6-4.
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). O sistema de cultivo
irrigado por inundação controlada está consolidado no Sul do país; ele compreende 40% da
área destinada à orizicultura no Brasil e contribui com cerca de 60% da produção anual
de arroz.
No sistema de cultivo em sequeiro, o arroz de terras altas está sujeito à redução da
produtividade em consequência de veranicos ocasionais. Essa modalidade de cultivo
concentra-se principalmente na região Centro-Oeste, nos estados de Mato Grosso e Goiás,
em áreas onde predominam Latossolos, que apresentam baixa fertilidade natural e boas
características físicas (Heinemann & Stone,
2009HEINEMANN, A.B.; STONE, L.F.Efeito da deficiência hídrica no
desenvolvimento e rendimento de quatro cultivares de arroz de terras altas. Pesquisa
Agropecuária Tropical, v.39, p.134-139, 2009.). Apesar da menor produtividade do arroz de terras altas, sua área de
cultivo tem grande potencial de expansão no Brasil. No entanto, em razão de estresses
abióticos diversos e da irregularidade na distribuição das precipitações pluviais, a
produção desse sistema de cultivo apresenta grande variação no país (Pinheiro, 2006PENG, S.; CASSMAN, K.G.; VIRMANI, S.S.; SHEEHY, J.; KHUSH, G.S.Yield
potential trends of tropical rice since the release of IR8 and the challenge of
increasing rice yield potential. Crop Science v.39, p.1552-1559, 1999. DOI:
10.2135/cropsci1999.3961552x.
https://doi.org/10.2135/cropsci1999.3961...
).
O aumento do patamar de produtividade do arroz de terras altas é um permanente desafio
dos programas de melhoramento genético. A partir da década de 1980, quando culminou o
processo de substituição de variedades tradicionais de arroz (ciclo longo, porte elevado
e grão tradicional longo e espesso) por cultivares consideradas modernas (ciclo médio a
curto, porte baixo e grão agulhinha longo e fino), teve início um processo de declínio
de ganho genético, nos programas de melhoramento do arroz, atribuído ao estreitamento da
base genética da espécie (Castro et al., 1999CASTRO, E.M.;BRESEGHELLO, F.; RANGEL, P.H.; MORAES, O.P. Melhoramento do
arroz. In: BORÉM, A. (Ed.). Melhoramento de espécies cultivadas. Viçosa: Ed. da UFV,
1999. p.95-130.).
Vinte anos depois, foram iniciadas no Brasil atividades de pré-melhoramento, com o
objetivo de ampliar a base genética de genótipos-elite de arroz, pelo acesso à
variabilidade genética útil presente nas variedades tradicionais e linhagens oriundas de
outros países (Fonseca et al., 2006FONSECA, J.R.; BRONDANI, C.; BRONDANI, R.P.V.; RANGEL, P.H.Recursos
genéticos do arroz. In: SANTOS, A.B. dos; STONE, L.F. VIEIRA, N.R. de A. (Ed.). A
cultura do arroz no Brasil. 2.ed. Santo Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão,
2006. p.257-288.). Como parte
desse esforço, a Embrapa elaborou sua Coleção Nuclear de Arroz, que permitiu, pela
primeira vez, estabelecer (Abadie et al., 2005ABADIE, T.; CORDEIRO, C.M.T.; FONSECA, J.R.; ALVES, R. de B. das N.;
BURLE, M.L.; BRONDANI, C.; RANGEL, P.H.N.; CASTRO, E. da M. de; SILVA, H.T. da;
FREIRE, M.S.; ZIMMERMANN, F.J.P.; MAGALHÃES, J.R. Construção de uma coleção nuclear
de arroz para o Brasil. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.40, p.129-136, 2005. DOI:
10.1590/S0100-204X2005000200005.
https://doi.org/10.1590/S0100-204X200500...
) e
caracterizar fenotípica (Bueno et al., 2012BUENO, L.G.; VIANELLO, R.P.; RANGEL, P.H.N.; UTUMI, M.M.; CORDEIRO,
A.C.C.; PEREIRA, J.A.; FRANCO, D.F.; MOURA NETO, F.; MENDONÇA, J.A.; COELHO, A.S.G.;
OLIVEIRA, J.P. de; BRONDANI, C.Adaptabilidade e estabilidade de acessos de uma
coleção nuclear de arroz. Pesquisa Agropecuária Brasileira v.47, p.216-226, 2012.
DOI: 10.1590/S0100-204X2012000200010.
https://doi.org/10.1590/S0100-204X201200...
) e
molecularmente (Borba et al., 2009BORBA, T.C. de O.; BRONDANI, R.P.V.; RANGEL, P.H.N.; BRONDANI,
C.Microssatellite marker-mediated analysis of the Embrapa Rice Core Collection
genetic diversity. Genetica, v.137, p.293-304, 2009. DOI:
10.1007/s10709-009-9380-0.
https://doi.org/10.1007/s10709-009-9380-...
) uma coleção
de ampla base genética e com tamanho reduzido, para a cultura.
De acordo com dados recentes, o tamanho do genoma do arroz é de aproximadamente 370 Mpb
e tem 55.986 genes, com função predita, que incluem 39.045 locos de não ETs (elementos
transponíveis) que codificam 49.066 modelos gênicos, e 16.941 locos de ETs que codificam
17.272 modelos gênicos (Kawahara et al., 2013KAWAHARA, Y.; BASTIDE, M. de la; HAMILTON, J.P.; KANAMORI, H.; MCCOMBIE,
W.R.; OUYANG, S.; SCHWARTZ, D.C.; TANAKA, T.; WU, J.; ZHOU, S.; CHILDS, K.L.;
DAVIDSON, R.M.; LIN, H.; QUESADA-OCAMPO, L.; VAILLANCOURT, B.; SAKAI, H.; LEE, S.S.;
KIM, J.; NUMA, H.; ITOH, T.; BUELL, C.R.; MATSUMOTO, T. Improvement of the Oryza
sativa Nipponbare reference genome using next generation sequence and optical map
data. Rice, v.6, p.4-14, 2013. DOI: 10.1186/1939-8433-6-4.
https://doi.org/10.1186/1939-8433-6-4...
).
Foram reportados, até o momento, 23 genes relacionados a caracteres componentes da
produtividade (Tripathi et al., 2012TODOROVSKA, E. Retrotransposons and their role in plant-genome
evolution. Biotechnology and Biotechnology Equipment, v.21, p.294-305, 2007. DOI:
10.1080/13102818.2007.10817464.
https://doi.org/10.1080/13102818.2007.10...
). O
conhecimento da base molecular desses caracteres é importante para que se possa
manipular a produtividade do arroz em programas de melhoramento, via piramidação de
genes e obtenção de arroz geneticamente modificado.
O mapeamento associativo, também conhecido por mapeamento por desequilíbrio de ligação,
é um método de mapeamento de QTLs que utiliza o histórico de desequilíbrio de ligação de
uma espécie para relacionar fenótipos a genótipos (Yu et
al., 2008YANAGISAWA, S. Dof domain proteins: plant-specific transcription factors
associated with diverse phenomena unique to plants. Plant Cell Physiology, v.45,
p.386-391, 2004. DOI: 10.1093/pcp/pch055.
https://doi.org/10.1093/pcp/pch055...
). A análise de associação tem potencial de identificar polimorfismos
dentro de genes responsáveis por variações fenotípicas, e infere de modo prático o
fenótipo a partir do genótipo. Assim, é possível identificar variações funcionais
específicas, ligadas a diferenças fenotípicas relacionadas a caracteres de interesse
(Flint-Garcia et al., 2003FLINT-GARCIA, S.A.; THORNSBERRY, J.M.; BUCKLER, E.S.Structure of linkage
disequilibrium in plants. Annual Review on Plant Biology, v.54, p.357-374, 2003. DOI:
10.1146/annurev.arplant.54.031902.134907.
https://doi.org/10.1146/annurev.arplant....
). No entanto, a
interpretação das associações encontradas no mapeamento associativo e a identificação de
genes relacionados a determinado caráter requerem a incorporação da análise de estrutura
populacional (Huang et al., 2012HUANG, X.; ZHAO, Y.; WEI, X.; LI, C.; WANG, A. Genome-wide association
study of flowering time and grain yield traits in a worldwide collection of rice
germplasm. Nature Genetics v.44, p.32-40, 2012. DOI:
10.1038/ng.1018.
https://doi.org/10.1038/ng.1018...
).
Em arroz, o mapeamento associativo já foi utilizado para estudo da produtividade de
grãos (Huang et al., 2012HUANG, X.; ZHAO, Y.; WEI, X.; LI, C.; WANG, A. Genome-wide association
study of flowering time and grain yield traits in a worldwide collection of rice
germplasm. Nature Genetics v.44, p.32-40, 2012. DOI:
10.1038/ng.1018.
https://doi.org/10.1038/ng.1018...
), e tem-se beneficiado
do número massivo de marcadores SNPs ("single nucleotide polymorphisms"), derivados de
sequenciamentos de baixa resolução resultantes da análise GBS ("genotyping by
sequencing" (Elshire et al., 2011ELSHIRE, R.J.; GLAUBITZ, J.C.; SUN, Q.; POLAND, J.A.; KAWAMOTO, K. A
robust, simple genotyping-by-sequencing (GBS) approach for high diversity species.
PLoS ONE, v.6, e19379, 2011. DOI: 10.1371/journal.pone.0019379.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.001...
)) em plantas. A
partir de um conjunto de dados de 3,6 milhões de SNP, obtidos do sequenciamento de 517
variedades tradicionais de arroz, Huang et al.
(2010)HUANG, X.; WEI, X.; SANG, T.; ZHAO, Q.; FENG, Q.; ZHAO, Y.; LI, X.
Genome-wide association studies of 14 agronomic traits in rice landraces. Nature
Genetics v.42, p.961-967, 2010. DOI: 10.1038/ng.695.
https://doi.org/10.1038/ng.695...
encontraram, via mapeamento associativo, 37 marcadores SNPs associados
a 12 caracteres de interesse agronômico.
Em estudos de genética associativa, alternativamente a essa abordagem com grande
densidade de marcadores, pode-se utilizar a abordagem de genes candidatos, uma vez que o
mapeamento de associação fica restrito a locos relevantes, possivelmente envolvidos no
controle de caracteres de interesse (Ehrenreich et al.,
2009EHRENREICH, I.M.; HANZAWA, Y.; CHOU, L.; ROE, J.L.; KOVER, P.X.;
PURUGGANAN, M.D. Candidate gene association mapping of Arabidopsis flowering time.
Genetics, v.183, p.325-335, 2009. DOI: 10.1534/genetics.109.105189.
https://doi.org/10.1534/genetics.109.105...
). Essa abordagem é inédita para a cultura do arroz, mas já foi
previamente utilizada para a cultura do milho (Harjes et
al., 2008HARJES, C.E.; ROCHEFORD, T.R.; BAI, L.; BRUTNELL, T.P.; KANDIANIS, C.B.;
SOWINSKI, S.G.; STAPLETON, A.E.; VALLABHANENI, R.; WILLIAMS, M.; WURTZEL, E.T.; YAN,
J.; BUCKLER, E.S.Natural genetic variation in lycopene epsilon cyclase tapped for
maize biofortification. Science, v.319, p.330-333, 2008. DOI:
10.1126/science.1150255.
https://doi.org/10.1126/science.1150255...
), Pinus (González-Martínez et al.,
2007GONZÁLEZ-MARTÍNEZ, S.C.; WHEELER, N.C.; ERSOZ, E.; NELSON, C.D.; NEALE,
D.B. Association genetics in Pinus taeda L.I. wood property traits. Genetics, v.175,
p.399-409, 2007. DOI: 10.1534/genetics.106.061127.
https://doi.org/10.1534/genetics.106.061...
) e batata (Malosetti et al.,
2007LIU, K.; MUSE, S.V. PowerMarker: an integrated analysis environment for
genetic marker analysis. Bioinformatics v.21, p.2128-2129, 2005. DOI:
10.1093/bioinformatics/bti282.
https://doi.org/10.1093/bioinformatics/b...
).
O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio da análise de mapeamento associativo, os marcadores moleculares relacionados à produtividade do arroz de terras altas e aos seus caracteres componentes.
Material e Métodos
A partir do conjunto de 133 linhagens e cultivares de arroz de terras altas, da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa (CNAE), foram selecionados 113 acessos que não possuíam ancestralidade múltipla, dos quais 94 são linhagens e 19 são cultivares comerciais (Tabela 1).
Os 113 acessos selecionados foram avaliados em experimento de campo, na safra 2007/2008, no sistema de cultivo de terras altas. O experimento foi realizado na estação experimental da Embrapa Arroz e Feijão, no Município de Santo Antônio de Goiás (GO). Utilizou-se o delineamento de blocos incompletos, com quatro linhas de 5 m, em área útil compreendida pelas duas linhas centrais, no total de 4,5 m2. O espaçamento entre as linhas foi de 0,35 metros, e utilizou-se irrigação suplementar por pivô central. As cultivares BR/Irga 409, Metica 1 e Caiapó foram utilizadas como testemunhas.
Os seguintes caracteres quantitativos foram avaliados: número de panículas por metro (NPM), número de grãos por panícula (NGP), peso de 100 grãos (PCG) e produtividade (kg ha-1). A análise estatística dos dados fenotípicos foi realizada com o programa SAS, versão 6, por meio do procedimento Proc GLM (SAS Institute, Cary, NC, EUA), tendo-se utilizado os dados médios da parcela para cada tratamento (genótipo). As médias ajustadas foram utilizadas para compor os dados fenotípicos da análise de associação.
Inicialmente, foram identificadas regiões do genoma do arroz previamente relacionadas à
produtividade e aos componentes desta, oriundas de 27 mapas de QTL já publicados,
disponibilizados no Gramene (2014)GRAMENE. Gramene: a comparative resource for plants. 2014. Available at:
<http://www.gramene.org/>. Accessed on: 9 Sept. 2014
http://www.gramene.org/...
. A partir da
localização de cada marcador molecular relacionado a um QTL (marcador âncora) no genoma,
foram identificados os transcritos situados a 200 kpb "upstream" e 200 kpb "downstream".
A sequência de cada transcrito foi analisada, tendo-se selecionado os que apresentaram
DNA repetitivo. A partir das sequências dos transcritos selecionados, foram desenhados
pares de iniciadores com o programa Primer 3 (Untergasser et al., 2012VARSHNEY, R. K.;; GRANER, A. SORRELLS, M.E.Genic microsatellite markers
in plants: features and applications. Trends in Biotechnology, v.23, p.48-55, 2005.
DOI: 10.1016/j.tibtech.2004.11.005.
https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2004.1...
). Esses marcadores foram analisados em conjunto com
as informações de 86 marcadores SSR obtidas por Borba et
al. (2010)BORBA, T.C. de O.; BRONDANI, R.P.V.; BRESEGHELLO, F.; COELHO, A.S.G.;
MENDONÇA, J.A.; RANGEL, P.H.N.; BRONDANI, C.Association mapping for yield and grain
quality traits in rice (Oryza sativa L.). Genetics and Molecular Biology, v.33,
p.515-524, 2010. DOI: 10.1590/S1415-47572010005000065.
https://doi.org/10.1590/S1415-4757201000...
.
A extração de DNA foi realizada pelo protocolo CTAB modificado, descrito por Ferreira & Grattapaglia (1998)FERREIRA, M.E.; GRATTAPAGLIA, D. Introdução ao uso de marcadores
moleculares em análise genética. 3.ed. Brasília: Embrapa-Cernagen, 1998. 220p.
(Embrapa-Cernagen. Documentos, 20).. A reação em
cadeia da polimerase (PCR) foi realizada para todos os marcadores SSR avaliados, em
volume final de 15 µL, com 5 µL de DNA 3 ng µL-1, 4,3 µL de cada iniciador
(0,9 µmol L-1), 1,5 µL de tampão 10 x, 1,3 µL de DMSO (50%), 0,2 µL de Taq
DNA polimerase (5 unidades µL-1), 1,3 µL de dNTP (2,5 mol L-1) e
1,4 µL de água Milli-Q autoclavada. As reações foram conduzidas em termociclador PTC 100
(MJ Research, Quebec, Canadá). Os passos da amplificação foram: 94oC por 5
min, seguido por 40 ciclos de 94oC por 1 min, temperatura de anelamento
específica de cada par de iniciador por 1 min e 72oC por 1 min, além de uma
extensão final a 72oC por 7 min. As reações foram submetidas à eletroforese,
em géis de poliacrilamida a 6% desnaturante, corados com solução de nitrato de prata, de
acordo com protocolo descrito por Creste et al.
(2001)CRESTE, B.; TULMANN NETO, A.; FIGUEIRA, A.Detection of single sequence
repeat polymorphisms in denaturing polyacrylamide sequencing gels by silver
staining.Plant Molecular Biology Reporter, v.19, p.299-306, 2001. DOI:
10.1007/BF02772828.
https://doi.org/10.1007/BF02772828...
.
O número de alelos, os alelos privados (ou exclusivos) e a estimativa da informação
genética de cada marcador, avaliada pelo PIC ("polymorphism information content"), foram
obtidos com o programa PowerMarker, versão 3.23 (Liu
& Muse, 2005LEVIVIER, E.; GOUD, B.; SOUCHET, M.; CALMELS, T.P.G.; MORNON, J.-P.;
CALLEBAUT, I. uDENN, DENN, and dDENN: indissociable domains in Rab and MAP kinases
signaling pathways. Biochemical and Biophysical Research Communications, v.287,
p.688-695, 2001. DOI: 10.1006/bbrc.2001.5652.
https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.5652...
).
A análise de associação entre marcadores e caracteres fenotípicos foi conduzida com uso
do modelo linear misto (MLM), disponível no programa Tassel versão 2.1 (Bradbury et al., 2007BRADBURY, P.J.; ZHANG, Z.; KROON, D.E.; CASSTEVENS, T.M.; RAMDOSS, Y.;
BUCKLER, E.S. TASSEL: Software for association mapping of complex traits in diverse
samples. Bioinformatics, 23, p.2633-2635, 2007. DOI:
10.1093/bioinformatics/btm308.
https://doi.org/10.1093/bioinformatics/b...
). O modelo misto utilizado
considerou, como efeito fixo, os marcadores moleculares e os dados de estruturação
(matriz Q) obtidos pelo programa Structure versão 2.3.4 (Pritchard et al., 2000PINHEIRO, B. Características morfológicas da planta relacionadas à
produtividade. In.: SANTOS, A.B. dos; STONE, L.F. VIEIRA, N.R. de A. (Ed.). A cultura
do arroz no Brasil.2.ed. rev. Santo Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão, 2006.
1000p.), enquanto a matriz de parentesco ("kinship"), obtida
pelo programa SPAGeDi versão 1.2 (Hardy & Vekemans,
2002HARDY, O.J.; VEKEMANS, X. SPAGeDi: a versatile computer program to
analyze spatial genetic structure at the individual or population levels. Molecular
Ecology Notes, v.2, p.618-620, 2002. DOI:
10.1046/j.1471-8286.2002.00305.x.
https://doi.org/10.1046/j.1471-8286.2002...
), foi considerada como efeito aleatório (Borba et al., 2010BORBA, T.C. de O.; BRONDANI, R.P.V.; BRESEGHELLO, F.; COELHO, A.S.G.;
MENDONÇA, J.A.; RANGEL, P.H.N.; BRONDANI, C.Association mapping for yield and grain
quality traits in rice (Oryza sativa L.). Genetics and Molecular Biology, v.33,
p.515-524, 2010. DOI: 10.1590/S1415-47572010005000065.
https://doi.org/10.1590/S1415-4757201000...
). Os alelos com frequência menor ou igual a 0,05 foram
considerados como alelos nulos para a análise de associação, de acordo com estratégia
estabelecida por Breseghello & Sorrells
(2006)BRESEGHELLO, F.; SORRELLS, M.E. Association mapping of kernel size and
milling quality in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars.Genetics, v.172,
p.1165-1177, 2006. DOI: 10.1534/genetics.105.044586.
https://doi.org/10.1534/genetics.105.044...
.
O método de correção adotado foi o FDR ("false discovery rate"), e a probabilidade (p-valor) ajustada foi utilizada como o novo nível de significância, para cada associação identificada.
Resultados e Discussão
Todas as variáveis mensuradas (produtividade, PCG, NPM e NGP) apresentaram efeito
significativo (Tabela 2). Os valores dos
coeficientes de variação (CV) estiveram entre 3,98%, para o peso de 100 grãos, e 25,16%,
para o número de grãos por panícula, e podem ser considerados normais (Balbinot Junior et al., 2003BALBINOT JUNIOR, A.A.; FLECK, N.G.; MENEZES, V.G.; AGOSTINETTO, D.
Competitividade de cultivares de arroz irrigado com cultivar simuladora de
arroz-vermelho., Pesquisa Agropecuária Brasileira v.38, p.53-59, 2003. DOI:
10.1590/S0100-204X2003000100007.
https://doi.org/10.1590/S0100-204X200300...
).
A avaliação individual dos componentes de produtividade visou diminuir a complexidade da
análise, uma vez que esses caracteres têm controle genético quantitativo, e alguns
apresentam baixa herdabilidade (Sürek & Beşer,
2005SÜREK, H.; BEŞER, N. Selection for grain yield & yield components in
early generations for temperate rice. Philippine Journal of Crop, Science v.28,
p.3-15, 2005.). A produtividade correlacionou-se positivamente ao NGP (0,42;
p<0,01), semelhantemente ao observado por Cho et al.
(2007)CHO, Y.-G.; KANG, H.-J.; LEE, J.-S.; LEE, Y.-T.; LIM, S.-J.; GAUCH, H.;
EUN, M.-Y.; MCCOUCH, S.R. Identification of quantitative trait loci in rice for
yield, yield components, and agronomic traits across years and locations. Crop
Science v.47, p.2403-2417, 2007. DOI: 10.2135/cropsci2006.08.0509.
https://doi.org/10.2135/cropsci2006.08.0...
, que estudaram 164 RILs (linhagens endogâmicas recombinantes) de arroz,
derivadas de cruzamento biparental. Os caracteres NPM e PCG apresentaram correlação
negativa (-0,21, p<0,01), o que corrobora a observação de Peng et al. (1999)MALOSETTI, M.; VAN DER LINDEN, C.G.; VOSMAN, B.; VAN EEUWIJK, F.A. A
mixed-model approach to association mapping using pedigree information with an
illustration of resistance to Phytophthora infestans in potato.Genetics, v.175,
p.879-889, 2007. DOI: 10.1534/genetics.105.054932.
https://doi.org/10.1534/genetics.105.054...
de que o aumento da produtividade está
negativamente relacionado ao aumento do número de panículas.
Sessenta e sete marcadores derivados de sequências transcritas com DNA repetitivo foram
desenhados para a genotipagem dos 113 acessos de arroz. Desse total, 44 marcadores
(63,7%) apresentaram padrão de amplificação satisfatório, com distribuição nos
cromossomos 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10 e 11 (Tabela
3). Vinte e nove marcadores foram polimórficos e produziram 160 alelos, com
média de 3,63 alelos por loco, a qual variou de três (marcadores Q6YUX0, Q5VRY4, Q5VRY1,
NP914533, Q69JE3 e NP914540) a dez alelos (Q75HV7). O PIC médio foi 0,37, tendo variado
de 0,15 (NP914524) a 0,84 (Q75HV7). Observaram-se 18 alelos privados, dos quais três
provieram do acesso CNA0004121. Borba et al.
(2010)BORBA, T.C. de O.; BRONDANI, R.P.V.; BRESEGHELLO, F.; COELHO, A.S.G.;
MENDONÇA, J.A.; RANGEL, P.H.N.; BRONDANI, C.Association mapping for yield and grain
quality traits in rice (Oryza sativa L.). Genetics and Molecular Biology, v.33,
p.515-524, 2010. DOI: 10.1590/S1415-47572010005000065.
https://doi.org/10.1590/S1415-4757201000...
, com uso de 86 marcadores SSR, encontraram média de 4,76 alelos por
loco e um PIC médio de 0,56, para 133 variedades de arroz de terras altas. A diferença
desses resultados com os do presente trabalho é consequência do menor polimorfismo dos
marcadores derivados de transcritos com DNA repetitivo, em comparação a SSR derivados de
sequências do genoma estrutural. Apesar de os marcadores derivados de sequências gênicas
serem frequentemente menos polimórficos do que os genômicos, eles apresentam uma série
de vantagens, como o excelente índice de transferibilidade entre espécies, alto
potencial de associação a genes que afetam caracteres de interesse e facilidade de
acesso via bancos públicos de sequências (Varshney et
al., 2005TRIPATHI, A.K.; PAREEK, A.; SOPORY, S.K.; SINGLA-PAREEK, S.L. Narrowing
down the targets for yield improvement in rice under normal and abiotic stress
conditions via expression profiling of yield-related genes. Rice, v.5, p.37-49, 2012.
DOI: 10.1186/1939-8433-5-37.
https://doi.org/10.1186/1939-8433-5-37....
; Castillo et al., 2008CASTILLO, A.; BUDAK, H.; VARSHNEY, R.; DORADO, G.; GRANER, A.;
HERNANDEZ, P. Transferability and polymorphism of barley EST-SSR markers used for
phylogenetic analysis in Hordeum chilense. BMC Plant Biology, v.8, e97, 2008. DOI:
10.1186/1471-2229-8-97
https://doi.org/10.1186/1471-2229-8-97...
; Ramu et al., 2009PRITCHARD, J.K.; STEPHENS, M.; DONNELLY, P. Inference of population
structure using multilocus genotype data. Genetics, v.155, p.945-959, 2000. ). Além disso, outra grande
vantagem de se utilizar marcadores derivados do genoma transcrito é a de que a
variabilidade encontrada entre dois genótipos pode estar associada a diferenças no
fenótipo, o que resulta em marcadores passíveis de utilização direta na seleção
assistida.
Foram utilizados 115 marcadores na análise de associação: 86 SSR genômicos e 29 SSR de
sequências transcritas. Alelos raros, com frequência ≤5%, foram eliminados da análise,
para evitar problemas nas estimativas do desequilíbrio de ligação (Remington et al., 2001 REMINGTON, D.L.; THORNSBERRY, J.M.; MATSUOKA, Y.; WILSON, L.M.; WHITT,
S.R.; DOEBLEY, J.; KRESOVICH, S.; GOODMAN, M.M.; BUCKLER, E.S.Structure of linkage
disequilibrium and phenotypic associations in the maize genome.Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America, v.98, p.11479-11484,
2001. DOI: 10.1073/pnas.201394398.
https://doi.org/10.1073/pnas.201394398...
). Esses alelos tendem a aumentar o erro tipo
I e a indicar a existência de subestruturação na população (Flint-Garcia et al., 2003FLINT-GARCIA, S.A.; THORNSBERRY, J.M.; BUCKLER, E.S.Structure of linkage
disequilibrium in plants. Annual Review on Plant Biology, v.54, p.357-374, 2003. DOI:
10.1146/annurev.arplant.54.031902.134907.
https://doi.org/10.1146/annurev.arplant....
). Dos 115 marcadores, 25 (21,74%) foram
associados significativamente a um ou mais caracteres avaliados. Entre os 29 marcadores
de sequências transcritas, 12 (41,38%) foram associados significativamente a um ou mais
caracteres avaliados, enquanto apenas 13 (15,12%) dos 86 SSR do genoma estrutural foram
associados significativamente a um ou mais caracteres (Tabela 4). O fato de estarem localizados em regiões previamente associadas a
QTL indica que as sequências transcritas constituem marcadores com possibilidade real de
estarem relacionados aos caracteres fenotípicos avaliados. O emprego potencial desses
marcadores, em programas de melhoramento, vai desde a possibilidade de desenvolver
marcadores para a seleção assistida até o desenvolvimento de plantas geneticamente
modificadas que superexpressem o transcrito identificado.
A determinação da função dos marcadores derivados do transcriptoma foi realizada com
análise de Blast para o arroz (Kawahara et al.,
2013KAWAHARA, Y.; BASTIDE, M. de la; HAMILTON, J.P.; KANAMORI, H.; MCCOMBIE,
W.R.; OUYANG, S.; SCHWARTZ, D.C.; TANAKA, T.; WU, J.; ZHOU, S.; CHILDS, K.L.;
DAVIDSON, R.M.; LIN, H.; QUESADA-OCAMPO, L.; VAILLANCOURT, B.; SAKAI, H.; LEE, S.S.;
KIM, J.; NUMA, H.; ITOH, T.; BUELL, C.R.; MATSUMOTO, T. Improvement of the Oryza
sativa Nipponbare reference genome using next generation sequence and optical map
data. Rice, v.6, p.4-14, 2013. DOI: 10.1186/1939-8433-6-4.
https://doi.org/10.1186/1939-8433-6-4...
) e Arabidopsis (Lamesch
et al., 2011KHUSH, G.S. Origin, dispersal, cultivation and variation of rice.Plant
Molecular Biology, v.35, p.25-34, 1997. DOI:
10.1023/A:1005810616885.
https://doi.org/10.1023/A:1005810616885...
), e permitiu inferir de forma direta a função putativa desses
transcritos, o que é uma vantagem interessante em relação a marcadores SSR do genoma
estrutural, que podem perder sua ligação física aos genes de interesse pela
recombinação.
Para o caráter NGP, foram observadas 17 associações significativas (Tabela 4), localizadas nos cromossomos 1, 2, 6, 7,
9, 10 e 12. No cromossomo 1, o marcador NP914526 (LOC_Os01g09260, de acordo com a
notação utilizada pelo Rice Genome Annotation Project) está relacionado à enzima
citocinina desidrogenase (EC 1.5.99.12), que atua na degradação do hormônio citocinina,
responsável pelo crescimento, diferenciação celular, dominância apical e senescência das
folhas. Ashikari et al. (2005)ASHIKARI, M.; SAKAKIBARA, H.; LIN, S.Y.; YAMAMOTO, T.; TAKASHI, T.;
NISHIMURA, A.; ANGELES, E.R.; QIAN, Q.; KITANO, H.; MATSUOKA, M. Cytokinin oxidase
regulates rice grain production. Science, v.309, p.741-745, 2005. DOI:
10.1126/science.1113373.
https://doi.org/10.1126/science.1113373...
relacionaram a
redução de expressão dessa enzima ao aumento da produtividade em arroz, pelo acúmulo de
citocinina no meristema das inflorescências e aumento no número de órgãos reprodutivos.
Nesse caso, a busca por alelos menos eficientes desse gene, em acessos do banco de
germoplasma de arroz ou pela utilização de RNA interferente, poderia aumentar o
potencial produtivo da cultura.
O marcador NP914533 (LOC_Os01g54030) tem como produto a enzima málica dependente de NADP
(EC 1.1.1.40), que participa da fotossíntese (Zhao et
al., 2007YU, S.B.; LI, J.X.; XU, C.G.; TAN, Y.F.; GAO, Y. J.; LI, X. H.; ZHANG,
Q.; MAROOF, M.A. Importance of epistasis as the genetic basis of heterosis in an
elite rice hybrid. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
States of America, v.94, p.9226-9231, 1997. DOI:
10.1073/pnas.94.17.9226.
https://doi.org/10.1073/pnas.94.17.9226...
). A busca por variantes alélicas desse marcador, tanto em acessos de
arroz cultivado quanto de arroz silvestre de genoma AA nativo do Brasil (O.
glumaepatula), pode possibilitar a identificação de isoformas da enzima
málica com maior eficiência da fotossíntese. Esse marcador pode ser o ponto de partida
para o aumento da eficiência da taxa fotossintética de arroz, uma vez que esteve
associado diretamente ao caráter NGP.
O marcador NP914540, cujo transcrito é expresso no arroz (LOC_Os01g09420), ainda não foi
anotado; ou seja, ainda não possui função conhecida. Mesmo com a análise de Blast, no
banco de dados de Arabidopsis, não foi possível encontrar sequências
homólogas. Como a sequência representada pelo marcador esteve associada somente ao NGP,
ela é interessante para estudar unicamente este caráter. O NP917599 (LOC_Os01g42280)
também foi exclusivo para o NGP e está relacionado ao gene de repetições com
pentatricopeptídeo (PPR), que tem 35 aminoácidos repetidos em tandem e está associado ao
sistema restaurador da fertilidade (CMS) do arroz (Hu et
al., 2012HU, J.; WANG, K.; HUANG, W.; LIU, G.; GAO, Y.; WANG, J. The rice
pentatricopeptide repeat protein rf5 restores fertility in Hong-Lian cytoplasmic
male-sterile lines via a complex with the glycine-rich protein GRP162. Plant Cell,
v.24, p.109-122, 2012. DOI: 10.1105/tpc.111.093211.
https://doi.org/10.1105/tpc.111.093211...
), o qual é fundamental para viabilizar a produção de híbridos de
arroz.
O marcador Q5VRY1 (LOC_Os01g08860) é associado a uma proteína de choque térmico, HSP18,
(Chang et al., 2007CHANG, P.-F.L.; JINN, T.-L.; HUANG, W.-K.; CHEN, Y.; CHANG, H.-M.; WANG,
C.-W. Induction of a cDNA clone from rice encoding a class II small heat shock
protein by heat stress, mechanical injury, and salicylic acid.Plant Science v.172,
p.64-75, 2007. DOI: 10.1016/j.plantsci.2006.07.017.
https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2006....
). Essa classe de proteínas
normalmente está envolvida na resposta a altas temperaturas e a outros estresses (Chandel et al., 2013CHANDEL, G.; DUBEY, M.; MEENA, R. Differential expression of heat shock
proteins and heat stress transcription factor genes in rice exposed to different
levels of heat stress. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, v.22,
p.277-285, 2013. DOI: 10.1007/s13562-012-0156-8.
https://doi.org/10.1007/s13562-012-0156-...
).
Os marcadores Q6YZ56, Q6YUX0 e Q6ZGD1 foram identificados no cromossomo 2. O marcador
Q6YZ56 (LOC_Os02g53590), em arroz, está relacionado ao produto gênico defensina. Esse
produto codifica proteínas ricas em cisteína, também conhecidas como polipeptídeos
antimicrobianos (Tesfaye et al., 2013TAKEUCHI, H.; HIGASHIYAMA, T. A species-specific cluster of
defensin-like genes encodes diffusible pollen tube attractants in Arabidopsis. PLoS
Biology, v.10, e1001449, 2012. DOI: 10.1371/journal.pbio.1001449.
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.100...
). O
homólogo desse gene em Arabidopsis é o AT2G22121, que foi relacionado
tanto à imunidade natural da planta quanto à comunicação célula a célula nas
inflorescências (Takeuchi & Higashiyama,
2012SÜREK, H.; BEŞER, N. Selection for grain yield & yield components in
early generations for temperate rice. Philippine Journal of Crop, Science v.28,
p.3-15, 2005.). A relação desse gene com a capacidade de polinização em arroz poderá ser
averiguada, para avaliar sua influência no aumento da eficiência da polinização, que tem
reflexo direto no número de grãos por panícula. Giacomelli et al. (2012)GIACOMELLI, L.; NANNI, V.; LENZI, L.; ZHUANG, J.; DALLA SERRA, M.;
BANFIELD, M.J.; TOWN, C.D.; SIVERSTEIN, K.A.; BARALDI, E.; MOSER, C.Identification
and characterization of the defensing-like gene family of grapevine.Molecular
Plant-Microbe Interactions, v.25, p.1118-1131, 2012. DOI:
10.1094/MPMI-12-11-0323.
https://doi.org/10.1094/MPMI-12-11-0323...
também identificaram, em Vitis
vinifera, a indução da expressão da família gênica defensina, tanto em
tecidos ligados à reprodução quanto em tecidos infectados por doença. O marcador Q6YUX0
(LOC_Os02g51320) está associado a um gene da família bHLH ("basic helix-loop-helix"), a
mais numerosa família de fatores de transcrição. Essa família tem sido reportada como
envolvida em diversos processos biológicos das plantas, como sinalização da presença luz
e de hormônios, resposta a estresse hídrico e desenvolvimento de flores e frutos (Carretero-Paulet et al., 2010CARRETERO-PAULET, L.; GALSTYAN, A.; ROIG-VILLANOVA, I.; MARÍNEZ-GARCÍA,
BILBAO-CASTRO; ROBERTSON, D. Genome-wide classification and evolutionary analysis of
the bHLH family of transcription factors in Arabidopsis, poplar, rice, moss, and
algae. Plant Physiology, v.153, p.1398-1412, 2010. DOI: 10.1104/pp.110.153593.
https://doi.org/10.1104/pp.110.153593...
). A associação desse
fator de transcrição com o caráter NGP, dada à multiplicidade de caracteres que podem
ser afetados por sua expressão, pode estar relacionada à ação na regulação de genes
envolvidos com a floração. O marcador Q6ZGD1 (LOC_Os02g53700) está relacionado a uma
proteína com domínio DENN, a qual não tem função definida em arroz. Contudo, há relatos
de seu envolvimento em rotas de sinalização de certos tipos de proteínas quinases (Levivier et al., 2001LAMESCH, P.; BERARDINI, T.Z.; LI, D.; SWARBRECK, D.; WILKS, C.;
SASIDHARAN, R.; MULLER, R.; DREHER, K.; ALEXANDER, D.L.; GARCIA-HERNANDEZ, M.;
KARTHIKEYAN, A.S.; LEE, C.H.; NELSON, W.D.; PLOETZ, L.; SINGH, S.; WENSEL, A.; HUALA,
E. The Arabidopsis Information Resource (TAIR): improved gene annotation and new
tools. Nucleic Acids Research, v.40, p.D1202-D1210, 2011. DOI:
10.1093/nar/gkr1090.
https://doi.org/10.1093/nar/gkr1090...
), e seu ortólogo em
Arabidopsis (AT5G35560) foi identificado como expresso em diversos
tecidos, entre os quais, os órgãos florais.
No cromossomo 7, foi identificado o marcador Q8LIJ0 (LOC_Os07g32510), cujo produto
gênico pertence à família de fatores de transcrição Dof, que
desempenham funções críticas como reguladores transcricionais no crescimento e
desenvolvimento de plantas (Yanagisawa, 2004WICKER, T.; KELLER, B. Genome-wide comparative analysis of copia
retrotransposons in Triticeae, rice, and Arabidopsis reveals conserved ancient
evolutionary lineages and distinct dynamics of individual copia families. Genome
Research, v.17, p.1072-1081, 2007. DOI: 10.1101/gr.6214107.
https://doi.org/10.1101/gr.6214107...
). Em
arroz, estima-se que existam 30 genes Dof (Hernando-Amado et al., 2012HERNANDO-AMADO, S.; GONZÁLEZ-CALLE, V.; CARBONERO, P.; BARRERO-SICILIA,
C. The family of DOF transcription factors in Brachypodium distachyon: phylogenetic
comparison with rice and barley DOFs and expression profiling., BMC Plant Biology
v.12, p.202-215, 2012. DOI: 10.1186/1471-2229-12-202.
https://doi.org/10.1186/1471-2229-12-202...
). O ortólogo desse gene em
Arabidopsis é o AT1G28310, relacionado à regulação do tempo de
florescimento. Em cereais, sua transcrição está relacionada à maturação das sementes
(Hernando-Amado et al., 2012HERNANDO-AMADO, S.; GONZÁLEZ-CALLE, V.; CARBONERO, P.; BARRERO-SICILIA,
C. The family of DOF transcription factors in Brachypodium distachyon: phylogenetic
comparison with rice and barley DOFs and expression profiling., BMC Plant Biology
v.12, p.202-215, 2012. DOI: 10.1186/1471-2229-12-202.
https://doi.org/10.1186/1471-2229-12-202...
).
No cromossomo 9, foi identificado o marcador Q69JE3 (LOC_Os09g36760), relacionado ao
gene DUF630, sem função definida em arroz, mas identificado como
expresso em bibliotecas de RNA de inflorescências, sementes e folhas - Rice Genome
Annotation Project (Kawahara et al., 2013KAWAHARA, Y.; BASTIDE, M. de la; HAMILTON, J.P.; KANAMORI, H.; MCCOMBIE,
W.R.; OUYANG, S.; SCHWARTZ, D.C.; TANAKA, T.; WU, J.; ZHOU, S.; CHILDS, K.L.;
DAVIDSON, R.M.; LIN, H.; QUESADA-OCAMPO, L.; VAILLANCOURT, B.; SAKAI, H.; LEE, S.S.;
KIM, J.; NUMA, H.; ITOH, T.; BUELL, C.R.; MATSUMOTO, T. Improvement of the Oryza
sativa Nipponbare reference genome using next generation sequence and optical map
data. Rice, v.6, p.4-14, 2013. DOI: 10.1186/1939-8433-6-4.
https://doi.org/10.1186/1939-8433-6-4...
). O
ortólogo desse gene em Arabidopsis (AT3G51290) também não foi descrito
funcionalmente, o que pode ser foco de pesquisa inédita para ambas as espécies.
Nenhum marcador esteve associado ao NPM. O aumento do número de marcadores utilizados na análise poderia identificar associação a esse caractere.
Entre os 18 marcadores significativamente associados ao caráter PCG, dez também
estiveram associados ao NGP. Não houve correlação fenotípica entre esses caracteres, ao
contrário do que foi observado por Cho et al.
(2007)CHO, Y.-G.; KANG, H.-J.; LEE, J.-S.; LEE, Y.-T.; LIM, S.-J.; GAUCH, H.;
EUN, M.-Y.; MCCOUCH, S.R. Identification of quantitative trait loci in rice for
yield, yield components, and agronomic traits across years and locations. Crop
Science v.47, p.2403-2417, 2007. DOI: 10.2135/cropsci2006.08.0509.
https://doi.org/10.2135/cropsci2006.08.0...
, que relataram correlação negativa e significativa. Ranawake & Amarasinghe (2014)RAMU, P.; KASSAHUN, B.; SENTHILVEL, S.; ASHOK, K.; UMAR, C.; JAYASHREE,
B.; FOLKERTSMA, R.; REDDY, L.; KURUVINASHETTI, M.; HAUSSMANN, B.; HASH, C. Exploiting
rice-sorghum synteny for targeted development of EST-SSRs to enrich the sorghum
genetic linkage map. Theoretical and Applied, Genetics v.119, p.1193-1204, 2009. DOI:
10.1007/s00122-009-1120-4.
https://doi.org/10.1007/s00122-009-1120-...
também relataram
correlação negativa, mas não significativa quanto a esses caracteres. Estudos adicionais
poderão validar o uso desses marcadores na seleção de indivíduos com desempenho
favorável desses dois caracteres.
No cromossomo 1, os marcadores NP914526 e NP914533 estão ancorados pelo marcador SSR
RM1, previamente relacionado ao caráter PCG (Yu et al., 1997; Cho et al., 2003CHO, Y.C.; SUH, J.P.; CHOI, I.S.; HONG, H.C.; BAEK, M.K.; KANG, K.H.;
KIM, Y.G.; AHN, S.N.; CHOI, H.C.; HWANG, H.G.; MOON, H.P. QTLs analysis of yield and
its related traits in wild rice relative Oryza rufipogon. Treatment of Crop Research,
v.4, p.19-29, 2003.), por meio do QTL gw-1. No
cromossomo 2, o marcador Q6YUX0, também associado ao caráter NGP, foi ancorado pelo
marcador RM240, previamente associado ao PCG por Zhuang
et al. (2002)ZHAO, C.; ZHAO, B.; REN, Y.; TONG, W.; WANG, J.; ZHAO, K.; SHU, S.; XU,
N.; LIU, S. Seeking transformation markers: an analysis of differential tissue
proteomes on the rice germplasm generated from transformation of Echinochloa
crusgalli genomic DNA. Journal of Proteome Research, v.6, p.1354-1363, 2007. DOI:
10.1021/pr0605015.
https://doi.org/10.1021/pr0605015...
, por meio do QTL qTGWT-2-2 e, por Thomson et al. (2003)TESFAYE, M.; SILVERSTEIN, K.A.T.; NALLU, S.; WANG, L.; BOTANGA, C.J.;
GOMEZ, S.K.; COSTA, L.M.; HARRISON, M.J.; SAMAC, D.A.; GLAZEBROOK, J.; KATAGIRI, F.;
GUTIERREZ-MARCOS, J.F.; VANDENBOSCH, K.A. Spatio-temporal expression patterns of
Arabidopsis thaliana and Medicago truncatula defensin-like genes. PLoS ONE, v.8,
e58992, 2013. DOI: 10.1371/journal.pone.0058992.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.005...
, pelo QTL gw2.1.
No cromossomo 4, o marcador RM252 havia sido previamente relacionado ao PCG, em
uma população segregante do cruzamento interespecífico O. sativa x
O. glumaepatula (Brondani et al.,
2002BRONDANI, C.; RANGEL, P.H.N.; BRONDANI, R.P.V.; FERREIRA, M.E. QTL
mapping and introgression of yield-related traits from Oryza glumaepatula to
cultivated rice (Oryza sativa) using microsatellite markers. Theoretical and Applied,
Genetics v.104, p.1192-1203, 2002. DOI: 10.1007/s00122-002-0869-5.
https://doi.org/10.1007/s00122-002-0869-...
). No cromossomo 7, o marcador RM125 foi previamente associado ao PCG, por
meio do QTL gw7.1 (Septiningsih et al.,
2003SEPTININGSIH, E.M.; PRASETIYONO, J.; LUBIS, E.; TAI, T.H.; TJUBARYAT,
T.; MOELJOPAWIRO, S.; MCCOUCH, S.R.Identification of quantitative trait loci for
yield and yield components in an advanced backcross population derived from the Oryza
sativa variety IR64 and the wild relative O. rufipogon. Theoretical and applied
genetics, v.107, p.1419-1432, 2003. DOI: 10.1007/s00122-003-1376-z
https://doi.org/10.1007/s00122-003-1376-...
). No cromossomo 9, o marcador RM205 foi previamente associado com PCG,
por meio do QTL qGW-9 (Cho et al.,
2003CHO, Y.C.; SUH, J.P.; CHOI, I.S.; HONG, H.C.; BAEK, M.K.; KANG, K.H.;
KIM, Y.G.; AHN, S.N.; CHOI, H.C.; HWANG, H.G.; MOON, H.P. QTLs analysis of yield and
its related traits in wild rice relative Oryza rufipogon. Treatment of Crop Research,
v.4, p.19-29, 2003.). No cromossomo 10, o marcador RM484 foi previamente associado ao PCG,
por meio do QTL qTGW-10 (Hittalmani et
al., 2002 HITTALMANI, S.; SHASHIDHAR, H.E.; BAGALI, P.G.; HUANG, N.; SIDHU, J.S.;
SINGH, V.P.; KHUSH, G.S. Molecular mapping of quantitative trait loci for plant
growth, yield and yield related traits across three diverse locations in a doubled
haploid rice population. Euphytica, v.125, p.207-214, 2002. DOI:
10.1023/A:1015890125247.
https://doi.org/10.1023/A:1015890125247...
).
Entre os oito marcadores associados unicamente ao PCG, o Q69JZ8 (LOC_Os09g36470) é um
retrotranspóson e não possui homologia de sequência com Arabidopsis.
Retrotranspóson é a classe predominante de elementos transponíveis em plantas e são
responsáveis pela grande diferença do tamanho dos genomas (Wicker & Keller, 2007UNTERGASSER, A.; CUTCUTACHE, I.; KORESSAAR, T.; YE, J.; FAIRCLOTH, B.C.;
REMM, M.; ROZEN, S.G. Primer3 - new capabilities and interfaces. Nucleic Acids
Research, v.40, e115, 2012. DOI: 10.1093/nar/gks596.
https://doi.org/10.1093/nar/gks596...
). Existem evidências de que a ativação de
retrotranspósons é um dos fatores-chave para a adaptação a mudanças ambientais, uma vez
que podem ser inseridos em sequências regulatórias e, consequentemente, podem alterar a
expressão de determinados genes (Todorovska,
2007THOMSON, M.J.; TAI, T.H. MCCLUNG, A.M.; LAI, X.H.; HINGA, M.E.; LOBOS,
K.B.; XU, Y.; MARTINEZ, C.P.; MCCOUCH, S.R.Mapping quantitative trait loci for yield,
yield components and morphological traits in an advanced backcross population between
Oryza rufipogon and the Oryza sativa cultivar Jefferson. Theoretical and applied
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https://doi.org/10.1007/s00122-003-1270-...
).
Quanto ao caráter produtividade, verificou-se apenas uma associação significativa com o marcador Q8LIJO, que também está associado ao caráter NGP.
Os transcritos identificados no presente trabalho podem ser explorados em detalhe pela comunidade científica e, assim, contribuir para o aumento do conhecimento das bases moleculares do aumento de produtividade em O. sativa.
Conclusões
-
Entre os marcadores avaliados, três estão associados ao número de grãos por panícula (NP914540, Q6ZGD1 e Q69JE3) e, por ainda não haver anotação deles em arroz, podem constituir o ponto de partida para estudos de atribuição de função gênica.
-
Dois marcadores derivados de sequências transcritas (NP914526 e NP914533) destacaram-se por pertencer a rotas metabólicas relacionadas ao aumento do potencial produtivo em arroz.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro e bolsas de pesquisa.
- ABADIE, T.; CORDEIRO, C.M.T.; FONSECA, J.R.; ALVES, R. de B. das N.; BURLE, M.L.; BRONDANI, C.; RANGEL, P.H.N.; CASTRO, E. da M. de; SILVA, H.T. da; FREIRE, M.S.; ZIMMERMANN, F.J.P.; MAGALHÃES, J.R. Construção de uma coleção nuclear de arroz para o Brasil. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.40, p.129-136, 2005. DOI: 10.1590/S0100-204X2005000200005.
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Datas de Publicação
-
Publicação nesta coleção
Out 2014
Histórico
-
Recebido
08 Maio 2014 -
Aceito
10 Set 2014