Validação de marcadores moleculares SNP para alto conteúdo de proteína em grãos de soja [Glycine max (L.) Merr.]

Abstract

O objetivo deste estudo foi estimar o efeito de marcadores moleculares SNP sobre o fenótipo (𝑟 2 ), determinar a herdabilidade dos conteúdos de proteína e óleo em grãos de soja e o coeficiente de correlação entre estes dois caracteres, e identificar as progênies superiores via seleção assistida e fenotipagem. Para isto, 271 RILs derivadas de F5 foram testadas em ensaios de campo em Capinópolis e Viçosa, em 2017, genotipadas, e fenotipadas para conteúdos de proteína e óleo via NIR. Os genótipos apresentaram diferenças significativas entre si e ao longo dos ambientes testados, sendo que os resultados de Capinópolis foram maiores para conteúdo de proteína das RILs (47,845 %) e os de Viçosa para o conteúdo de óleo das testemunhas (23,291 %). As herdabilidades foram maiores para a análise conjunta dos dados que para a análise 2 individual, em que ℎ 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 = 79,490 % e 72,810 %, e ℎ ó𝑙𝑒𝑜 = 84,190 % e 79,520 %, 2 para Capinópolis e Viçosa, respectivamente; e ℎ 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 = 88,230 % e ℎ ó𝑙𝑒𝑜 = 91,050 %, para análise conjunta. Os coeficientes de Correlação de Pearson para dados fenotípicos foram de 𝑟 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑛. = -0,664 e 𝑟 𝑉𝑖ç𝑜𝑠𝑎 = -0,587. Dos marcadores moleculares avaliados, ss56, ss62, ss115 e ss190 associaram para o conteúdo de proteína em Capinópolis; e ss56, ss62 e ss190 para este mesmo caráter em Viçosa. Os marcadores ss62, ss115 e ss190 associaram para o conteúdo de óleo em ambas as localidades. O marcador ss190 destacou-se ao apresentar 𝑟 2 entre 25-29 % para ambos os conteúdos nas duas localidades. Efeito pleiotrópico de todos os marcadores foi observado, exceto para ss56, em que seu uso na seleção assistida promove o aumento do conteúdo de proteína e não onera o de óleo. Em termos práticos, as progênies superiores para alta proteína foram as que reuniram todos ou a maioria dos alelos favoráveis. As progênies 61-9, 78-38, 84-13 e 84-33 foram superiores para o conteúdo de proteína e em desempenho de campo, além de reunirem alelos favoráveis identificados via seleção assistida das marcas associadas neste estudo, justificando seu uso no programa de melhoramento.

The objective of this research was to estimate the SNP effect over the phenotype (𝑟 2 ), determine heritability related to seed proteín and oil content and the coefficient of correlation between these two traits, as well as to identify the superior lines through marker assisted selection and phenotyping. 271 F5-derived RILs were submitted to field trials in Capinopolis and Viçosa in 2017, genotyped, and phenotýped for protein and oil contents through NIR. The genotypes presented significant difference among them and along the environments, in which the mean of protein content from Capinopolis was higher for the RILs (47,845 %) and mean from oil content from Viçosa was higher for the checks (23,291 %). Heritabilities were higher for the joint analysis than to individual 2 ones, in which ℎ 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑖𝑛 = 79,490 % and 72,810 %, and ℎ 𝑜𝑖𝑙 = 84,190 % and 79,520 %, 2 = 88,230 % and ℎ 𝑜𝑖𝑙 = 91,050 for Capinópolis and Viçosa, respectively; and ℎ 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑖𝑛 %, for the joint data. Phenotypic Pearson Correlation were 𝑟 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑛. = -0,664 and 𝑟 𝑉𝑖ç𝑜𝑠𝑎 = -0,587. From the markers studied, ss56, ss62, ss115 and ss190 showed significant association to protein content in Capinopolis; and ss56, ss62 and ss190 for this same trait in Viçosa. The markers ss62, ss115 and ss190 showed significant association to oil content for both locations. SNP ss190 caught the attention by presenting 𝑟 2 in a range of 25-29 % for both contents in all locations. Pleiotropic effect of all markers was observed, except for ss56. Its use in marker assisted selection promotes the increase of protein content without hampering oil rates. The transgressive lines for high protein were the ones that gathered all or the most of favorable alleles. The lines 61-9, 78-38, 84-13 e 84-33 were superior for protein content and field performance, and gathered favorable alleles identified through marker assisted selection of the significantly associated SNPs, warranting their use in the breeding program.