Caracterização de uma cultivar miniatura como modelo biológico para soja (Glycine max cv. MiniMax)

Abstract

A soja [Glycine max (L.) Merr] é a principal cultura oleaginosa do mundo e a principal fonte de proteínas para humanos e animais. Nos últimos anos tem-se buscado entender a função de genes de interesse agronômico. O principal modelo biológico para estudos fisiológicos e moleculares nas duas últimas décadas é Arabidopsis thaliana. No entanto, apesar de sua importância e contribuição para o que sabemos de plantas hoje, não é uma espécie representativa para todos os grupos de plantas que existem, inclusive a soja. Assim, em 2010 foi proposto um modelo biológico para soja: G. max cv. Williams 82 teve o seu genoma completamente sequenciado, com um tamanho de 1,15 Gb. Mesmo assim, esta cultivar não possui algumas características cruciais para o pleno estabelecimento e adoção em diversos estudos. Sendo assim, Matthews e colaboradores, proporam um novo potencial modelo biológico para leguminosas, a cultivar anã de soja G. max cv. MiniMax (PI643148), que possui uma série de características desejáveis, tais como tamanho compacto, ciclo curto, prolificidade e capacidade regeneração in vitro. Surpreendentemente, este material não foi tão explorado até então. Aqui, realizamos alguns estudos básicos que serão cruciais para a adoção de MiniMax como modelo biológico. A caracterização morfológica comparativa entre MiniMax e Williams 82 evidenciou características que tornam MiniMax potencialmente um bom modelo biológico para estudos com soja. Nossos ensaios utilizando MiniMax como modelo de estudo, demonstraram a sua versatilidade em experimentos sob cultivo em casa de vegetação, bem como respostas sobre fixação biológica de nitrogênio ao ser tratada com inoculantes. Além disso, MiniMax tratada com biofertilizante demonstrou ser uma ótima ferramenta para validação de produtos comerciais. Ainda, realizamos o cruzamento inédito entre MiniMax e Williams 82 para geração de populações segregantes, e obtivemos sementes híbridas F1, que futuramente serão multiplicadas por autofecundação para o desenvolvimento de linhagens endogâmicas recombinantes (RILs). Estas populações serão fundamentais para identificação de QTLs de interesse para a cultura da soja. Os nossos resultados vão fornecer mais informações do cultivo e uso de MiniMax em ensaios experimentais, isso vai proporcionar a adesão deste material biológico cada vez mais por outros grupos de pesquisa, bem como a disponibilização de uma população de mapeamento para estudos moleculares em leguminosas. Palavras-chave: soja; Glycine max cv. MiniMax; G. max cv. Williams 82; bioensaios; modelo biológico.Soybean [Glycine max (L.) Merr] is the world's main oilseed crop and the main source of protein for humans and animals. In recent years, efforts have been made to understand the function of genes of agronomic interest. The main biological model for physiological and molecular studies in the last two decades is Arabidopsis thaliana. However, despite its importance and contribution to what we know about plants today, it is not a representative species for all groups of plants that exist, including soybeans. Thus, in 2010 a biological model for soybean was proposed: G. max cv. Williams 82 had its genome completely sequenced, measuring 1.15 GB. Even so, this cultivar does not have some crucial characteristics for full establishment and adoption in several studies. Therefore, Matthews and collaborators proposed a new potential biological model for legumes, the dwarf soybean cultivar G. max cv. MiniMax (PI643148), which has a number of desirable characteristics, such as compact size, short cycle, prolificacy and in vitro regeneration capacity. Surprisingly, this material has not been explored as much until now. Here, we carry out some basic studies that will be crucial for the adoption of MiniMax as a biological model. The morphological characterization between MiniMax and Williams 82 highlighted characteristics that make MiniMax potentially a good biological model for studies with soybean. Our trials using MiniMax as a study model demonstrated its versatility in experiments under greenhouse cultivation, as well as responses on biological nitrogen fixation when treated with inoculants. Furthermore, MiniMax treated with biofertilizer proved to be a great tool for validating commercial products. Furthermore, we carried out the unprecedented crossing between MiniMax and Williams 82 to generate segregating populations, obtaining hybrid F1 seeds, which in the future will be multiplied by self-fertilization for the development of recombinant inbred lines (RILs), these populations will be fundamental for identifying QTLs of interest for the crop of soybeans. Our results will provide more information on the cultivation and use of MiniMax in experimental trials, this will provide increasing acceptance of this biological material by other research groups, as well as the provision of a mapping population for molecular studies in legumes. Keywords: soybean; Glycine max cv. MiniMax; G. max cv. Williams 82; bioassays; biological model.