Caracterização genético-molecular de um banco ativo de germoplasma de soja

Abstract

A identificação e utilização da diversidade presente em um germoplasma são de grande interesse no melhoramento de plantas. O conhecimento da diversidade genética de uma cultura é necessário para a seleção de progenitores que maximizem a melhoria genética. A maioria dos programas de melhoramento não tem explorado amplamente os recursos genéticos contidos em seu germoplasma, ou seja, não dão tanta ênfase à caracterização mais precisa dos acessos presentes no germoplasma, que poderiam auxiliá-los na fase de pré-melhoramento. Objetivando caracterizar e avaliar a diversidade genética de 100 acessos de soja provenientes do banco ativo de germoplasma da COODETEC, utilizou-se a análise de DNA com marcadores microssatélites, a avaliação morfológica e a informação de genealogia disponível para alguns acessos. O uso dos pares de primers Satt177, Satt182, Satt275, Satt335 e Satt373 permitiu detectar 34 alelos, pelo sistema de eletroforese utilizado, com uma média de 6,8 alelos por loco. A informatividade dos locos SSRs foi bem elevada, variando de 0,35 a 0,88, com média de 0,74. Em cada avaliação utilizada na caracterização dos acessos foi realizado o agrupamento pelo método UPGMA (unweighted pair-group using an aritmetic average) e o agrupamento pelo método de otimização de Tocher. Considerando as análises pelo agrupamento UPGMA, os marcadores SSRs nos possibilitou agrupar os acessos em 25 grupos distintos, as características morfológicas em 19 grupos distintos e a caracterização estimada pelo coeficiente de parentesco em 56 grupos distintos. Considerando o agrupamento realizado pelo método de Tocher, os dados de microssatélites, morfológicos e de genealogia formaram 15, 8 e 23 grupos distintos, respectivamente. Comparando os grupos formados pelo coeficiente de parentesco, observou-se que o método das médias das distâncias (UPGMA) possue maior consistência com a genealogia dos acessos do que aqueles obtidos pelo método de Tocher. O coeficiente de parentesco possue maior formação de grupos, entretanto essa estimativa possui um viés elevado quando comparado com os outros métodos de avaliação, pois os genótipos de apenas uma geração parental eram conhecidos. Pelas seis características morfológicas avaliadas conseguiu-se formar diversos grupos e classificar alguns acessos em grupos distintos. Através da estimativa da diversidade genética com base em marcadores microssatélites obtivemos melhores informações, em relação aos outros métodos de avaliação, sobre as relações genéticas dos indivíduos. Os resultados obtidos permitem a comparação da distância genética entre os acessos de soja, o que pode auxiliar na escolha de progenitores no programa de melhoramento da COODETEC. Cruzamentos entre indivíduos geneticamente mais divergentes produzem populações segregantes com maiores variabilidades, permitindo novas combinações genéticas, e seleção de indivíduos superiores em programas baseados no método genealógico. Cruzamento entre indivíduos geneticamente mais próximos permite a recuperação mais rápida do genoma recorrente em programas baseados em retrocruzamentos.

The identification and utilization of the diversity in a germplasm are highly interesting in the improvement of plants. The knowledge about the genetic diversity of a cropping is necessary, when selecting the progenitors that would maximize the genetic improvement. Most improvement programs have not thoroughly explored the genetic resources contained in the germplasm, that is, generally they do not necessarily emphasize the most accurate characterization of the accesses present in the germplasm, that could help them at the pre- improvement phase. The DNA analysis with microsatellite markers, as well as the morphologic evaluation and the genealogy information available for some accesses were used in order to characterize and evaluate the genetic diversity in 100 soybean accesses proceeding from the COODETEC germplasm active bank. Using the primers pairs Satt177, Satt182, Satt275, Satt335 and Satt373, a total of 34 alleles were detected by using the electrophoresis method, which averaged 6.8 alleles per locus. The informativity of the SSRs loci showed to be very high, as varying from 0.35 to 0.88 and averaging 0.74. In each evaluation used in characterization of the accesses, the clustering by UPGMA method (unweighted pair-group using an arithmetic average) and the clustering by the Tocher optimization method were accomplished. Taking into account the analyses by the UPGMA clustering, the SSRs markers made possible to cluster the accesses into 25 different groups, the morphologic characteristics into 19 distinct groups, and the characterization estimated by the relationship coefficient in 56 different groups. Considering the clustering by the Tocher method, the data of microsatellites, genealogy, and the morphologic ones formed 15, 23 and 8 different groups, respectively. Comparing those groups formed by the relationship coefficient, it was observed that the UPGMA method is more consistent with the genealogy of the accesses than those obtained by the Tocher method. Although the relationship coefficient provides a higher formation of groups, it shows an high bias compared to the other evaluation methods, since the genotypes of only a parental generation were known. Based on the six morphologic characteristics, several groups were formed and some accesses were classified into distinct groups. By estimating the genetic diversity based on microsatellites markers, it was possible to obtain better information about the individuals’ genetic relationships, in relation to the other evaluation methods. The results allow for the comparison of the genetic distance among the soybean accesses, which could be helpful to the choice of progenitors in the COODETEC improvement program. The crossings among the individuals genetically more divergent will produce either segregant populations with wider variabilities, that allow for new genetic combinations, and the selection of superior individuals in those programs based on the genealogical method. The crossing among individuals genetically closer would allow for a fastest recovery of the recurrent genome in the backcrossing-based programs.