Caracterização molecular de uma progênie de tangerineira 'Clementina Fina' e 'Montenegrina'

Molecular characterization of a progeny between tangerines 'Clementina Fina' and 'Montenegrina'

ARTIGOS CIENTÍFICOS

FITOTECNIA

Caracterização molecular de uma progênie de tangerineira 'Clementina Fina' e 'Montenegrina'

Molecular characterization of a progeny between tangerines 'Clementina Fina' and 'Montenegrina'

Roberto Luis Weiler^I; Eduardo Cesar Brugnara^I; Sergio Francisco Schwarz^II,1; Marinês Bastianel^III; Marcos Antônio Machado^III; Maria Teresa Schifino-Wittmann^IV

^IPrograma de Pós-graduação em Fitotecnia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Porto Alegre, RS, Brasil

^IIPrograma de Pós-graduação em Fitotecnia, Departamento de Horticultura e Silvicultura, UFRGS. Av. Bento Gonçalves, 7712, 91540-000, Porto Alegre, RS, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIIAgência Paulista de Tecnologia do Agronegócio, Centro APTA Citros Sylvio Moreira, Cordeirópolis, SP, Brasil

^IVPrograma de Pós-graduação em Fitotecnia, Departamento Plantas Forrageiras e Agrometeorologia, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil

RESUMO

Os citros apresentam uma taxonomia muito complexa, principalmente com relação ao número de espécies que constituem o gênero Citrus e os gêneros afins. Genótipos classificados como espécies podem ter sido originados por hibridação interespecífica e preservados por meio da embrionia nucelar. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar uma população de tangerineiras híbridas oriundas do cruzamento das tangerineiras 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.), genitor feminino, e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), genitor masculino, utilizando marcadores do tipo microssatélites (SSR). Com 12 pares de primers, foi possível diferenciar 93 acessos do estudo e agrupar a F₁ em indivíduos mais próximos do genitor feminino e do genitor masculino. O PIC (Conteúdo de Informação de Polimorfismo) dos primers variou de 0,27 a 0,65. Toda a progênie do cruzamento entre 'Clementina Fina' e 'Montenegrina' analisada neste estudo é híbrida, e os SSRs foram eficientes para identificar híbridos com maior similaridade genética em relação aos genitores, mostrando a existência de variabilidade genética entre as plantas da população estudada.

Palavras-chave: Citrus, marcadores moleculares, microssatélites.

ABSTRACT

Citrus have a very complex taxonomy, especially considering the number of species included in genus Citrus and related genera. What is classified as a species may have originated by interespecific hybridization and preserved through nucellar embryony. This research aimed to characterize a population of hybrid tangerines, originated from the cross of 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) as female and 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.) as male parents, using microsatellite molecular makers. With 12 pairs of primers it was possible to differentiate 93 of the studied accessions and to group F₁ individuals nearer to the male or to the female parent. The primers PIC (Polymorphism Information Content) ranged from 0.27 to 0.65. All the analyzed progeny between 'Clementina Fina' and 'Montenegrina' is hybrid, where SSR were efficient in identifying hybrids more similar to the genitors, showing genetic variability among plants of the studied population.

Key words: Citrus, molecular markers, microssatelites.

INTRODUÇÃO

A citricultura é uma das mais importantes atividades da fruticultura mundial, e a disseminação mundial de citros tem sido associada às grandes explorações e aos conflitos da história, incluindo as conquistas de Alexandre, o Grande, a dispersão do muçulmanismo e as explorações de Colombo, que trouxeram para o novo mundo as plantas cítricas (KOEHLER-SANTOS et al., 2003). A citricultura foi introduzida no Brasil pelos primeiros colonizadores, nos primórdios do descobrimento, mais especificamente no atual Estado da Bahia (KOLLER, 1994). A produção mundial foi de cerca de 105 milhões de toneladas em 2007, sendo o Brasil responsável por cerca de 20% dessa produção, com aproximadamente 21 milhões de toneladas (FAO, 2009).

Os citros apresentam uma taxonomia muito complexa, principalmente com relação ao número de espécies que constituem o gênero Citrus e os gêneros correlacionados. É possível que muitos biótipos, classificados como espécies, tenham sido originados por hibridação interespecífica e preservados por meio da embrionia nucelar (IWAMASA & NITO, 1988).

Os citros são plantas dicotiledôneas pertencentes à família Rutaceae, subfamília Aurantioideae, tribo Citreae e subtribo Citrinae, esta contendo 13 gêneros, incluindo Citrus, Fortunella e Poncirus, os quais têm importância econômica mundial. Swingle, em 1943, dividiu o gênero Citrus em 16 espécies e incluiu as tangerineiras 'Montenegrina' e 'Clementina Fina' em uma mesma espécie: C. reticulata Blanco. Em outra classificação, feita por Tanaka, em 1961, as tangerineiras foram classificadas em várias espécies, a 'Montenegrina' pertencendo à espécie C. deliciosa Ten., e a 'Clementina Fina', à espécie C. clementina Hort. ex Tan. (BRUCKNER, 2002). A classificação de Tanaka é a mais utilizada atualmente.

O uso da hibridação no melhoramento de citros foi iniciado no século XIX e tem gerado várias cultivares copa de tangerineiras, algumas das quais vêm ganhando expressão no Brasil. A estimativa da semelhança genética entre genótipos pode auxiliar na escolha de tipos mais ou menos distintos, cujo cruzamento pode levar a uma maior ou menor variância genética da progênie (MESSMER et al., 1993).

Nesse aspecto, o estudo com marcadores moleculares permite avaliar a variabilidade genética de uma população ao nível do DNA, permitindo também associar as plantas em grupos por similaridade e refletindo as semelhanças, ou diferenças, entre os genótipos a partir de uma amostra direta do genoma. Estudos dessa natureza têm sido frequentes em populações obtidas por cruzamentos dirigidos em citros (RAO et al., 2008); entretanto, esses trabalhos têm sido baseados no uso de marcadores dominantes, como RAPD (randon amplified polymorphic DNA) e AFLP (amplified fragment lenght polymorphism). A análise de similaridade em plantas perenes, assim como os citros, pode auxiliar programas de melhoramento genético, pois permite identificar precocemente genótipos mais ou menos semelhantes aos parentais e a formação de combinações gênicas diferentes das encontradas nos genitores.

Microssatélites ou SSR (simple sequence repeats) são sequências de DNA moderadamente repetitivas e altamente variáveis que, quando utilizadas como marcadores moleculares, têm herança mendeliana, constituindo um marcador codominante. Em citros, esse marcador tem sido utilizado em estudos com cultivares de laranjeira doce C. sinensis (L.) Osb. para a seleção de híbridos zigóticos obtidos em cruzamentos interespecíficos e intraespecíficos (OLIVEIRA et al., 2002), a análise filogenética de citros e gêneros relacionados (NOVELLI et al., 2006) e a construção de mapas genômicos (THOMAS et al., 1998).

O presente trabalho teve como objetivo estimar a diversidade genética de uma população de tangerineiras híbridas de 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.), genitor feminino, e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), genitor masculino, utilizando marcadores microssatélites.

MATERIAIS E MÉTODOS

As plantas utilizadas neste estudo estão localizadas em um pomar da Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), localizada no Município de Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul, onde o clima é do tipo CFa. A precipitação pluviométrica média anual é de 1440mm, e a umidade relativa do ar média anual é de 77,3%.

Na primavera de 1993, foram realizados cruzamentos entre as tangerineiras das cultivares 'Clementina Fina' (Citrus clementina Hort. ex Tan.) e 'Montenegrina' (Citrus deliciosa Ten.), por meio de polinização dirigida em plantas do banco de germoplasma. As sementes obtidas dos cruzamentos foram colhidas e cultivadas em 1994, por meio de semeadura in vitro, no Laboratório de Biotecnologia do Departamento de Horticultura e Silvicultura da UFRGS. No ano de 1995, as respectivas mudas foram para o campo, totalizando 94 plantas. A progênie permaneceu de "pé franco", ou seja, não foi enxertada, para que o porta-enxerto não fosse responsável por imprimir as suas características e mascarar as características dos híbridos.

A extração de DNA foi feita utilizando a metodologia descrita por SHILLITO & SAUL (1988), com adaptações desenvolvidas pelo Laboratório de Biotecnologia do Centro APTA Citros Sylvio Moreira - IAC (Cordeirópolis, SP).

As reações de amplificação foram feitas com oligonucleotídeos iniciadores (primers) desenvolvidos no próprio Centro de Citricultura, a partir da biblioteca de DNA genômico da laranjeira doce da cultivar 'Pêra' (Citrus sinensis (L.) Osb.) (NOVELLI et al., 2006). As reações foram preparadas num volume de 25µl, contendo água autoclavada, 2,5µl de tampão 10X (10mmol/L de Tris - HCl 9 pH 8,3); 1µl de MgCl (50mM); 1µl de dNTP mix (dATP, dTTP, dCTP, dGTP à 10mM); 4 pmol de cada primer (Direito e Reverso); 1,5U da enzima Taq polimerase e 100ng de DNA genômico.

As reações foram amplificadas em termociclador MJ com a utilização de um programa com 30 ciclos por 30 segundos, 65-56ºC por 30 segundos (touchdown 0,3ºC a cada ciclo) e 72ºC por cinco segundos. A visualização foi feita em gel de agarose a 3,0% preparado com tampão TAE (0,04M, tris acetato, 1mM de EDTA), corados com brometo de etídeo (0,5µg ml^-1) e com migração no gel por cerca de duas horas a 120 volts em cubas horizontais. A visualização também foi feita em géis de poliacrilamida 8% corados com nitrato de prata. Os géis de poliacrilamida foram utilizados quando a diferença no tamanho dos alelos foi muito pequena (menos de 15pb) ou quando a amplificação em gel de agarose mostrava dúvidas quanto à nitidez de bandas. Não havia informações prévias do comportamento dos primers utilizados nos genitores, porém havia informações dos primers quando da utilização destes em laranjeira doce da cultivar 'Pêra' (Citrus sinensis (L.) Osb.).

Foram testados 84 primers descritos por NOVELLI et al. (2006), portanto já havia informações sobre o tamanho dos alelos esperados quando da utilização de cada par de primers. Os testes foram feitos no genitor feminino ('Clementina Fina') e no genitor masculino ('Montenegrina'), objetivando encontrar primers que fossem polimórficos entre os parentais.

O tamanho dos alelos em cada loco foi determinado por marcador de DNA (100 pb). A partir das imagens dos géis de agarose e poliacrilamida foram avaliadas a presença (1) e ausência (0) de cada alelo por loco, em cada acesso, utilizando-se o sistema de taxonomia numérica e multivariada 'Numerical Taxonomic and Multivariate Analysis System' (NTSYS) - versão 2.1 (ROHLF, 1998), em que a matriz de similaridade foi gerada pelo coeficiente de 'Jaccard' (JACCARD, 1901). Um dendrograma foi construído pelo método de agrupamento por meio da média aritmética 'Unweighted Pair Group Method with Aritmetic Avarage' (UPGMA).

Foi calculado o Conteúdo de Informação de Polimorfismo (PIC), para cada loco, para fornecer uma estimativa do poder discriminativo do marcador. Para tal, foi calculada a frequência alélica por meio de contagem direta no gel de revelação, aplicando-se a fórmula PIC = 1 - ∑p_i², em que pi é a frequência do alelo i na população.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

De um total de 84 pares de primers microssatélites testados, 43 amplificaram fragmentos no teste com os genitores feminino ('Clementina Fina') e masculino ('Montenegrina'). Porém, desses 43 primers, somente 12 (Tabela 1) mostraram polimorfismo entre os genitores. O baixo número de oligonucleotídeos iniciadores que mostraram polimorfismo se deve, possivelmente, à baixa diversidade genética existente entre as tangerineiras analisadas.

De fato, MACHADO et al. (1996) encontraram baixo polimorfismo de RAPD entre tangerineiras do Mediterrâneo (C. delisiosa Ten.). BASTIANEL et al. (2001), utilizando marcadores RAPD, não conseguiram diferenciar as cultivares de laranjeira doce 'Caipira', 'Valência', 'Pêra do Rio' e 'Cipó, e a similaridade mínima estimada entre as tangerineiras 'Lee', 'Sunki', Ponkan', 'Caí', 'Osceola' e 'De Umbigo' foi de 0,81. OLIVEIRA & RADMANN (2005) observaram alta similaridade genética (>0,725) na análise das tangerineiras 'Clemenules', 'Marisol' (C. reticulata Blanco) e 'Okitsu' (C. unshiu Marc.) e dos híbridos 'Nova' [C. clementina Hort. ex Tan. X (C. paradisi Macf. X C. tangerina Hort. ex Tan.)] e 'Ortanique' (tangor provavelmente entre C. sinensis (L.) Osb. e C. reticulata Blanco), utilizando marcadores isoenzimáticos. BEHROUZ et al. (2005) determinaram a variabilidade genética entre seis acessos de tangerineiras e oito acessos de laranjeiras, distinguindo-os por meio da utilização de marcadores do tipo SSR, sendo possível discriminar as tangerineiras, porém não sendo possível discriminar as laranjeiras.

Os 12 pares de primers utilizados para análise de microssatélites em 96 acessos de tangerineiras (genitores e progênie) geraram um total de 25 fragmentos amplificados, variando de 1 a 3 alelos por primer, com tamanho variando de 70 a 320 pares de bases (Tabela 1). Para a maioria dos primers, os alelos puderam ser separados em géis de agarose 3% (Figura 1); porém, em casos em que isso não era possível, foram utilizados géis de poliacrilamida a 8%. O gel de agarose consegue separar fragmentos com mais de 15 pares de base de diferença e possui a vantagem de ser simples e barato de ser elaborado, já no caso do gel de poliacrilamida é possível separar fragmentos com até um par de bases de diferença.

Com os 12 pares de primers selecionados, os 94 híbridos da população em estudo, mais os seus genitores, puderam ser diferenciados, com exceção das três duplas de plantas (Figura 2). Isso se justifica provavelmente pelo pequeno número de marcadores utilizados. Se for considerado um locus com dois alelos em heterozigose nos dois pais, a probabilidade de dois indivíduos irmãos inteiros herdarem alelos iguais é de 0,5 (BORÉM & CAIXETA, 2009).

Pela análise de similaridade, houve distinção de três grandes grupos: um contendo o genitor 'Clementina Fina', com 32 indivíduos (34,8%); outro contendo o genitor 'Montenegrina', com 37 indivíduos (40,2%); e um terceiro, com uma distância genética maior dos pais do que os próprios pais entre si, perfazendo 23 indivíduos (25,0%). O agrupamento por similaridade com os pais possibilita a escolha de híbridos mais próximos das tangerineiras 'Clementina Fina' ou 'Montenegrina' em função do objetivo do programa de melhoramento.

A cultivar 'Clementina Fina' foi utilizada como progenitor feminino porque produz frutos de maturação precoce e sem sementes quando cultivada isolada, devido à autoincompatibilidade, e também por possuir sementes monoembriônicas, motivo pelo qual se espera que todos os indivíduos originados de suas sementes sejam híbridos. Contudo, eventualmente, pode ocorrer que, mesmo em sementes monoembriônicas, seja gerado um embrião nucelar. Neste trabalho, a origem sexual dos 94 indivíduos da progênie analisados foi confirmada, pois, no dendrograma de análises por similaridade (Figura 2), todos os acessos foram geneticamente distintos do genitor feminino.

Com a análise dos genitores e da progênie, observou-se uma similaridade mínima de 0,47, e a maioria das plantas se manteve em uma similaridade de 0,70 a 0,80, indicando um grau de similaridade de médio a alto. Esses dados estão de acordo com os obtidos por MACHADO et al. (1996) e BASTIANEL et al. (2001), que utilizaram marcadores RAPD e também encontraram altos índices de similaridade entre genótipos de tangerineiras. Estudos sugerem que hibridações e mutações, possivelmente, foram fatores importantes na evolução dessas espécies, sendo responsáveis pela grande diversidade fenotípica encontrada nesse grupo. BORÉM & CAIXETA (2009) citam que, em trabalho realizado com AFLP em Capsicum, foi observado que, apesar da grande variabilidade morfológica entre acessos/espécies, como diferenças de forma e cores das flores e dos frutos, a diversidade genética foi baixa, sugerindo que a diversidade genética dos acessos dos estudos é baixa e que as espécies estudadas são muito próximas. Já BRUCKNER (2008) destaca que uma das limitações no uso de marcadores moleculares para a identificação de frutíferas é a facilidade do surgimento de mutações espontâneas, as quais muitas vezes não têm sido identificadas por esses marcadores como seria esperado, por serem pontuais e nem sempre estarem localizadas na região de amplificação.

Os primers 03, 28, e 147 tiveram um valor de PIC, respectivamente, de 0,65; 0,60 e 0,61 (Tabela 1). Estes foram os maiores valores para os marcadores deste estudo. Os três marcadores amplificaram três alelos, mostrando-se mais informativos. O Conteúdo de Informação de Polimorfismo (PIC) pode variar de 0 a 1, em que 1 seria o infinito superior. Neste estudo, os valores de PIC variaram de 0,27 do primer 06, até 0,65 do primer 03. Para o marcador 41, não foi possível calcular o PIC, pois neste o alelo estava ausente/nulo em um dos pais. Essas informações podem ser úteis em estudos futuros, mais especificamente, para a escolha de marcadores mais informativos, possibilitando a redução do número de reações para obter a quantidade de informação desejada.

BEHROUZ et al. (2005), utilizando marcadores do tipo microssatélites para diferenciar tangerineiras e laranjeiras, determinaram o PIC para os primers utilizados, e os valores ficaram entre 0,505 e 0,950. Esses altos valores de PIC se devem principalmente ao número de alelos amplificados por loco, que ficou entre três e 10, com uma média de 7,42 alelos por loco amplificado.

CONCLUSÃO

Os marcadores moleculares do tipo microssatélites são eficientes para identificar híbridos de citros com maior similaridade genética em relação aos genitores. Toda a progênie do cruzamento entre 'Clementina Fina' e 'Montenegrina' analisada neste estudo é híbrida. A caracterização molecular, utilizando marcadores do tipo microssatélites, mostra a existência de variabilidade entre as plantas da população estudada.

AGRADECIMENTO

À Universidade Federal do Rio Grande do Sul, por disponibilizar os pomares na Estação Experimental Agronômica; ao Centro APTA Citros Sylvio Moreira, pelo auxílio na análise molecular; e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelas bolsas concedidas.

Recebido para publicação 23.10.09

Aprovado em 20.05.10

Devolvido pelo autor 28.06.10

CR- 2710

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Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  23 Jul 2010
• Data do Fascículo
  Jul 2010

Histórico

• Recebido
  23 Out 2009
• Aceito
  20 Maio 2010