Vulnerabilidade genética e relação dos germoplasmas comerciais de milho no Brasil entre si e com os genitores da população Nested Association Mapping

Abstract

O germoplasma comercial de milho é oriundo de apenas sete linhagens endogâmicas, o que pode levar a vulnerabilidade genética deste a estresses abióticos e bióticos, e limitar os ganhos com a seleção no Brasil. A vulnerabilidade genética ocorre em culturas melhoradas de baixa variabilidade genética, presentes em grandes áreas. Por exemplo, a infestação de helmintosporiose em 1970 causou preocupação entre os melhoristas Norte- Americanos com a diversidade genética de seus híbridos. No Brasil, o mercado de sementes é dominado por poucas empresas: Monsanto® (35%), DuPont Pioneer® (30%), Dow Agrosciences® (15%), Syngenta® (10%) e Helix Sementes (4%). Assim é importante o monitoramento da diversidade genética que está sendo utilizada, pois as práticas de melhoramento, registro e marketing de novos cultivares podem conduzir a vulnerabilidade genética. Diante do exposto, o objetivo foi avaliar o risco de vulnerabilidade genética e as relações entre os germoplasmas comerciais brasileiros de milho e destes com os genitores da população Nested Association Mapping (NAM). Visando atender a esses objetivos foram utilizados os genótipos dos híbridos elite das empresas de maiores market-share no Brasil e os genitores da população NAM. Os híbridos foram genotipados para 700 marcadores do tipo SNP, por meio da plataforma Illumina GoldenGate®. Já os dados genômicos dos genitores da NAM foram obtidos no banco de dados do Panzea, os quais foram genotipados para 1536 SNP’s. Os dados dos marcadores para os genótipos foram submetidos às análises de correlação entre as frequências alélicas, estruturação populacional e diversidade genotípica. Pelo tamanho efetivo populacional evidenciou-se baixo risco de vulnerabilidade genética para o germoplasma comercial brasileiro. A distância genética entre o germoplasma comercial brasileiro é menor que a encontrada na NAM, sendo menor ainda entre os híbridos de mesma empresa. O germoplasma comercial brasileiro não apresentou relações estreitas com as linhagens genitoras da população NAM, com exceção da linhagem Norte-Americana B73, esta que pertenceu a mesma população pela estruturação populacional. Isto evidencia que a linhagem B73 ou seu grupo grupo heterótico (Iowa Stiff Stalk Synthetic) tiveram grande influência na formação do germoplasma comercial brasileiro.

The limited genetic variability of the Brazilian commercial maize germplasm, originated from only seven inbreed lines, could result in genetic vulnerability to abiotic and biotic stress, and also to limited selection gain. The genetic vulnerability happens to situations with low genetic variability, in large areas. The infection of Southern corn leaf blight in 70’s, concerned the North-American breeders about their hybrids genetic diversity. In Brazil, Monsanto®, DuPont Pioneer®, Dow Agrosciences® and Syngenta® have the largest seed market share. Therefore, it’s important to monitor the genetic diversity available in the country, because breeding practices, registration and marketing of new varieties could result in genetic vulnerability. Thus, the objectives of this study were to evaluate the risk of genetic vulnerability and the relationships between the Brazilian commercial maize germplasm and the Nested Association Mapping (NAM) genitors. Aiming to achieve these objectives, it was include in this work the elite hybrids of the largest market share companies in Brazil and the NAM genitors. The hybrids were genotyped by Illumina GoldenGate® platform, while the genomic data of NAM genitors were obtained in Panzea. The genotypes were subjected to linear correlation analysis, population structure and genetic diversity analysis. It was shown lower risk of genetic vulnerability with the Brazilian commercial germplasm. There is a narrow relationship within the Brazilian commercial germplasm, being closer between the hybrids of same company. The Brazilian commercial germplasm did not show close relationship with the NAM genitors, with exception of North-American line B73, which belonged to the same population of the population structure analysis. This showed that the line B73 or its heterotic group (Iowa Stiff Stalk Synthetic) had great influence at the Brazilian commercial germplasm formation.