Herança e mapeamento genético da resistência do acesso PI 587905 ao isolado monopustular PPUFV02 de Phakopsora pachyrhizi, agente causal da ferrugem asiática da soja

Abstract

A ferrugem asiática da soja (FAS) causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi é a principal doença fúngica da cultura da soja. Atualmente a principal medida de controle da doença é a aplicação de fungicidas dos grupos dos triazóis e estrobilurinas. Todavia, a utilização de variedades resistentes ou tolerantes à ferrugem é a melhor alternativa para o controle da doença, por reduzir os custos de produção, facilitar o manejo da doença e reduzir os possíveis impactos ao ambiente ocasionados pelo uso de fungicidas. Na soja, até o momento, foram identificados cinco genes (Rpp1 a 5) de resistência a P. pachyrhizi. Contudo, existem novos acessos que apresentam resistência à FAS e cuja herança não é conhecida. Este trabalho teve por objetivo estudar a herança da resistência do acesso PI 587905 ao isolado monopustular PPUFV02 e demonstrar a relação do(s) gene(s) identificado(s) com os genes já descritos, por meio do mapeamento genético, utilizando marcadores microssatélites. Foi obtida uma população segregante F2 para a resistência pelo cruzamento do acesso PI 587905 com a cultivar suscetível Conquista. Essa população foi constituida de cinco subpopulações (23C- 1 a 5) oriundas de plantas F1 distintas. As plantas da subpopulação 23C-1 F2 foram inoculadas no estágio V2-V3, em condições controladas, com o isolado monopustular PPUFV02 de P. pachyrhizi, e avaliadas aos oito, dez, doze e quatorze dias após a inoculação. O padrão de segregação obtido revelou que a resistência é governada por um gene com dominância parcial (χ2= 1,86 p= 39,48%). As análises com marcadores microssatélites revelaram que o gene de resistência está localizado no grupo de ligação G (LG-G), no intervalo Sct_187- Sat_064 que contém o loco Rpp1, sugerindo que o gene de resistência do acesso PI 587905 é um alelo do gene Rpp1 ou de um novo gene ligado. As subpopulações 23C-2 a 5 foram plantadas com o intuito de se obterem mais plantas com eventos de recombinação informativos entre os locos Sct_187 e Sat_064. A fenotipagem dessas plantas foi realizada de maneira idêntica à da subpopulação 23C-1, contudo foi realizada a genotipagem apenas das plantas suscetíveis. Da análise conjunta de todas as subpopulações foram obtidas quatro plantas F2 que apresentaram eventos de recombinação informativos entre os locos Sct_187 e Sat_064, que podem ser utilizadas para o mapeamento fino nessa região, visando à localização precisa do gene de resistência e sua futura clonagem posicional. Os marcadores Sct_187r2 e Sat_064 também poderão ser utilizados em programas de seleção assistida por marcadores moleculares visando à introgressão do gene de resistência do PI 587905 e à sua piramidação com outros genes de resistência à FAS em cultivares comerciais de soja.

Asian soybean rust (ASR) caused by Phakopsora pachyrhizi fungus is the most important fungal disease that threatens soybean cultivation. Nowadays the main disease control procedure is administering fungicides from the triazole and strobilurin groups. However, using rust resistant or tolerating varieties is the best alternative for controlling the disease, as it reduces production costs, facilitates dealing with the disease and reduces possible environmental impact caused by usage of fungicides. Until now, five genes were identified in soybean (Rpp1 to 5) that are resistant to P. pachyrzi. However, there are new accesses that feature resistance and which inheritance is unknown. The objective of this work was studying the resistance inheritance of the PI 587905 access to the monopustular isolate PPUFV02 and demonstrating its relationship of the identified gene(s) to already described genes through genetic mapping by using microsatellite markers. A segregating F2 population was obtained for resistance by crossing access PI 587905 with the susceptible cultivar Conquista; this population was made of five subpopulations (23C 1 to 5) from different F1 plants. Plants from 23C-1 F2 population were inoculated in the V2-V3 stage in controlled conditions, with monopustular isolate PPUFV02 of P. pachyrizi and evaluated eight, ten, twelve and fourteen days after inoculation. Segregation pattern indicated that resistance is governed by a gene with partial dominance (χ2 = 1.86 p= 39.48%). Analysis with microsatellite markers indicated that the resistance gene is located in the linkage group G (LG-G) in the interval Sct_187-Sat_064 that contains the Rpp1 locus, suggesting that the resistance gene in access PI 587905 is a part of Rpp1 gene or another linked gene. Subpopulations 23C-2 to 5 were planted with the purpose of obtaining more plants with informative recombination events between the loci Sct_187 and Sat_064. Fenotyping of these plants was made in an identical way to the 23C-1 subpopulation; however genotyping was performed only in susceptible plants. From the group analysis of all subpopulations four F2 plants were obtained. They featured informative recombination events between the loci Sct_187 and Sat_064. Those can be used for deep mapping in this region, aiming to precisely locate the resistance gene and its future positional cloning. Markers Sct_187r2 and Sat_064 will also be suitable for use in assisted selection programs with molecular markers aiming introgression of the resistance gene in PI 587905 and its pyramid connection with other genes resistant to ASR in commercial soybean cultivars.