Análise genômica da resistência do tomateiro (Solanum spp.) à requeima (Phytophthora infestans Mont.)

Abstract

O tomateiro, Solanum lycopersicum, devido a sua estrutura, é uma planta bastante susceptível a doenças e estresses abióticos. Dentre essas doenças, a requeima (Phytophthora infestans) se destaca pelo seu progresso agressivo e sua capacidade destrutiva. Há grande esforço em elucidar os mecanismos genéticos no tomateiro e alguns softwares de análise in silico oferecem ferramentas específicas a S. lycopersicum. Nesse trabalho visamos identificar polimorfismos associados à resistência à requeima em dois acessos de tomate, BGH-2127 (S. lycopersicum) e BGH-6902 (S. habrochaites) obtidos no Banco de Germoplasma de Hortaliças (BGH) da UFV. Esses acessos do BGH-UFV foram sequenciados juntamente com o acesso NC-2-CELBR e a cultivar Santa Clara, que serviram de controle resistente e susceptível, respectivamente. Dados obtidos no Solgenomics forneceram base para interpretação das leituras obtidas dos sequenciamentos, assim como funções gênicas caracterizadas pelo ITAG 4.0. Sequências de outros acessos foram obtidos na plataforma EBI-EMBL para o teste de associação genômica. BLASTn realizado utilizando a sequência dos genes de resistência Ph-2 e Ph-3 indicaram cópias de ambos os genes nos acessos do BGH-UFV, análise filogenética desses genes mostraram cópias mais conservadas do gene Ph-3 em relação ao Ph-2. Além disso, polimorfismos foram encontrados em ambos os genes quando comparados ao controle susceptível. Houve uma maior similaridade do acesso BGH-6902 e NC-2- CELBR em relação ao gene Ph-2, e ambos os acessos do BGH apresentaram polimorfismos no gene Ph-3, semelhantes aos encontrados no NC-2-CELBR. Esses polimorfismos foram suficientes para geração de marcadores para futura validação. O teste de associação correlacionou 5 SNPs com as variações fenotípicas. O gráfico QQplot evidenciou que os p-valores do teste de associação não seguiram distribuição normal, sendo indispensável futuras elucidações. Palavras-chave: Genômica comparativa. Recursos lycopersicum. Requeima. Resistência à Phytophtora infestans. genéticos. Solanum

Tomato, Solanum lycopersicum, is the second most produced vegetable in the world, and, due to its traits, it is very susceptible to diseases and abiotic stresses. Among these diseases, late blight (Phytophthora infestans) stands out due to its rapid progression and its ability to increase losses. Our goal was to identify polymorphisms associated with late blight resistance in two tomato accessions, BGH-2127 (S. lycopersicum) and BGH-6902 (S. habrochaites) acquired from the Vegetable Germplasm Bank (BGH) at UFV and compare with NC-2-CELBR accession and the Santa Clara cultivar, which were resistant and susceptible control, respectively. Data obtained from Solgenomics database were basis to manipulate the raw reads, and to characterize gene functions annotated by ITAG 4.0. Another 84 accessions raw reads were downloaded from the EBI-EMBL platform for the genome-wide association study (GWAS). The BLASTn performed, using the Ph-2 and Ph-3 resistance gene sequences, and copies of both genes were found in the accessions. Both genes were identified as CDS or CC-NBS-LRR proteins, which are described in resistance pathways on several plant models. Phylogenetic analysis of these genes showed more conserved copies of the Ph-3 gene in comparison to Ph-2. Polymorphisms were found in both genes when compared to the susceptible control. There was a greater similarity of the BGH-6902 and NC-2-CELBR accessions in relation to the Ph-2 gene, and both BGH accessions presented polymorphisms in the Ph-3 gene, like those found in the NC-2-CELBR. These polymorphisms can be targeted for future marker validation. The genomic association test correlated 5 SNPs with phenotypic variations, however, none of the SNPs matched coding regions in the tomato genome. The QQplot graph showed that the GWAS p-values did not fit a normal distribution, probably due to population sampling, and further elucidation is essential. Keywords: Comparative genomics. Genetic resources. Solanum lycopersicum. Late blight. Phytophtora infestans resistance.