Pesquisa
Caracterização molecular de cultivares de soja utilizando marcadores microssatélites genotipados em sequênciador automático
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Marcelo Berwanger de Oliveira
Orientador: Ivan Schuster
Defendido em: 27/02/2009
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Resumo
A estreita base genética da soja dificulta a caracterização das cultivares com base em descritores morfológicos, principalmente para registro e proteção no Serviço Nacional de Proteção de Cultivares (SNPC). Os marcadores moleculares têm se tornado uma ferramenta importante nos casos de indistinguibilidade de cultivares, como informação complementar. Por ser um marcador codominante e multialélico, o marcador microssatélite é o mais indicado para caracterização de cultivares. A caracterização inequívoca das cultivares pode ser realizada por marcadores moleculares, conhecendo-se as frequências de cada alelo na população de indivíduos da espécie. Além do registro e proteção das cultivares, outro passo importante no melhoramento genético é a seleção de parentais com vantagens agronômicas e com a maior variabilidade genética possível. A variabilidade genética pode ser estimada pela análise da genealogia ou por meio de marcadores moleculares. Porém, muitas vezes a análise da genealogia contém erros, sendo os marcadores moleculares os mais indicados para a seleção de parentais com uma maior diversidade genética. O presente trabalho teve como objetivos caracterizar um conjunto de 32 cultivares de soja utilizando marcadores moleculares microssatélites detectados em sequenciador automático; estimar as frequências alélicas de um conjunto de 48 locos microssatélites; estimar para cada cultivar o número mínimo de locos para sua caracterização inequívoca; agrupar as 32 cultivares em grupos de similaridade genética e comparar com a análise genealógica. Foram utilizadas 32 cultivares comerciais de soja da COODETEC e 48 marcadores microssatélites genotipados em sequenciador automático. Todos os 48 locos avaliados foram polimórficos e permitiram distinguir todas as cultivares. Foi obtido o perfil molecular de cada cultivar. Foram observados 178 alelos, variando de 2 a 7 alelos por loco, com uma média de 3,71. Os valores de conteúdo de informatividade de polimorfismo (PIC) variaram de 0,30 (Satt417) a 0,78 (Satt080), com média de 0,57. Apenas 11 dos 48 locos apresentaram um PIC menor que 0,5. Para a caracterização inequívoca calculou-se as probabilidades de identidade ao acaso e as probabilidades de exclusão ao acaso por meio das frequências alélicas estimadas. Foi obtido um número mínimo de marcadores para a caracterização de cada cultivar, variando de 6 a 11. As distâncias genéticas variaram de 0,084 (CD 201 e CD 208) até 0,893 (CD 217 e CD 228RR), sendo a média de 0,61. O agrupamento obtido com base nos dados de marcadores moleculares foi estreitamente relacionado com a genealogia das cultivares. A correlação entre as matrizes de distâncias genéticas obtidas pelos dados de marcadores moleculares e pelos coeficientes de parentesco foi de 0,63. A metodologia utilizada mostrou-se eficiente e precisa, com elevada reprodutibilidade para caracterização de cultivares, na obtenção de estimativas das distâncias genéticas e no agrupamento das cultivares comparadas a genealogia.
Palavras-chave
Glycine max, proteção de cultivares, diversidade genética, SSR
Title
MOLECULAR CHARACTERIZATION OF SOYBEAN VARIETIES USING MICROSATELLITE MARKERS GENOTYPED IN AUTOMATED SEQUENCER
Abstract
The narrow genetic base of soybean difficult cultivars characterization based in morphological markers, mainly for register and protection at National Service of Cultivars Protection (SNPC). Molecular markers have become an important tool as complementary information in cases of indistinguish cultivars. For being a codominant and multiallelic marker, the microsatellite marker is the most appropriate to characterize cultivars. The unequivocal characterization of cultivars can be made by molecular markers, knowing the frequencies of each allele in the population of individuals of the specie. Beyond cultivars register and protection, another important step in genetic improvement is the selection of parents with agronomical advantages and wide genetic diversity. Genetic variability could be estimated by genealogy analysis or molecular markers. However, it is usual on genealogy analysis mistakes, being the molecular markers the most indicated to selection of parents with a wide genetic diversity. This study had as objectives to characterize a group of 32 soybean cultivars using microsatellite molecular markers detected in automated sequencer, to estimate the allelic frequencies of 48 microsatellites loci, to estimate to each cultivar the minimum number of loci for your unequivocal characterization, to cluster the 32 cultivars in groups of genetic similarity and to compare with genealogical analysis. Were used 32 commercial soybean cultivars of COODETEC and 48 microsatellite markers genotyped in automated sequencer. All the 48 loci evaluated were polymorphic and allow to distinguish all the cultivars. It was obtained the molecular profile of each cultivar. It was observed 178 alleles ranging from 2 to 7 alleles per locus, mean of 3.71. The polymorphism information content (PIC) values ranged from 0.30 (Satt417) to 0.78 (Satt080), mean of 0.57. Only 11 of 48 loci had PIC values less than 0.5. To unequivocal characterization, the random identity probability and random exclusion probability were calculated by the estimated allelic frequencies. It was obtained a minimum set of markers to characterize each cultivar, ranging 6 to 11. The genetic distances ranged from 0.084 (CD 201 and CD 208) to 0.893 (CD 217 and CD 228RR), with a mean of 0.61. The clusters obtained by molecular markers data were narrowly related with cultivar genealogies. The correlation among genetic distances matrix obtained by molecular markers data and coefficient of parentage was 0.63. The methodology employed was efficient and accurate, with high reproducibility to characterize cultivars, to estimate genetic distances and to cluster cultivars comparing with genealogy.