Creation of new model system for genetics in Capsicum sp
Data
2020-12-21
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Editor
Universidade Federal de Viçosa
Resumo
Capsicum is a genus appreciated for its pungency, which favored the interaction with man and thus domestication. However, through crosses, pungency was removed in modern cultivars and fruit size and productivity were increased, the result of which is what we know as bell peppers. In Capsicum there are gaps in knowledge about phenomena related to hybridization such as heterosis, used to obtain highly productive varieties. This motivated us to perform intra and interspecific crosses with commercial cultivars of C. annuum and C. chinense to determine the extent of the phenomenon of heterosis. Intraspecific hybridization proved to be efficient in maintaining and even improving productive characteristics, while interspecific hybridization promoted extreme vegetative development to the detriment of the reproductive one. In addition, it was observed that reciprocity, compatibility and germination were dependent on the direction in which the crosses were made and the genotypes involved, as well as the influence of the pollen source on the fruit set, size and biometry of fruits. Capsicum fruits are not climacteric, which positions the genus favourably to create a new model system for genetics and physiology. The search for a productive cultivar, with small size and easy cultural management that can be tailored to laboratory work would represent a valuable first step. With this aim in mind, we scanned a germplasm bank for cultivars, mainly of C. annuum, with small size, fast cycle, prolificity and productivity with the task of representing in a reliable way, but in miniature, the productive and genetic potential of Capsicum found in commercial cultivars. After an initial screening of 14 Capsicum cultivars as candidates for the model plant, we found two cultivars of C. annuum here named 75 and CVO. These two cultivars were precocious in the cycle until anthesis and until the first ripe fruit, with compact size and more than adequate prolificacy. In addition, growth and reproduction were not compromised when grown under conditions of high density and root volume limitation, showing that they are able to grow in small spaces and containers, tofacilitate large-scale phenotyping and thus genetic studies. Thus, we found two cultivars suitable to represent in miniature the genetic potential of C. annuum, to allow and facilitate the advancement of genetic studies, and in addition with characteristics inherent and exclusive to the genus Capsicum such as pungency. This new model could represent a valuable contribution to the genetics of non-climacteric fruit ripening and fruit metabolism. Keywords: Plant model. Chili pepper. Hybridization. Heterosis. Yield. Plant growth.
Capsicum é um gênero apreciado por sua pungência, o que favoreceu a interação com o homem e consequentemente a domesticação. No entanto, por meio de cruzamentos, a pungência foi removida em cultivares modernas e o tamanho e a produtividade dos frutos aumentaram, resultando no que conhecemos como pimentões. Em Capsicum existem lacunas no conhecimento sobre fenômenos relacionados à hibridização como a heterose, utilizada para a obtenção de variedades altamente produtivas. Isso nos motivou a realizar cruzamentos intra e interespecíficos com cultivares comerciais de C. annuum e C. chinense para determinar a extensão do fenômeno de heterose. A hibridização intraespecífica mostrou-se eficiente em manter e até melhorar as características produtivas, enquanto a hibridização interespecífica promoveu o desenvolvimento vegetativo extremo em detrimento do reprodutivo. Além disso, observou-se que a reciprocidade, compatibilidade e germinação foram dependentes da direção em que os cruzamentos foram feitos e dos genótipos envolvidos, bem como da influência da fonte de pólen na frutificação, tamanho e biometria dos frutos. Os frutos de Capsicum não são climatéricos, o que posiciona o gênero favoravelmente para criar um novo sistema modelo para genética e fisiologia. A busca por uma cultivar produtiva, de pequeno porte e de fácil manejo cultural, que possa ser adaptada ao trabalho de laboratório, representaria um valioso primeiro passo. Com este objetivo, realizamos a varredura de um banco de germoplasma de cultivares, principalmente de C. annuum, com tamanho pequeno, ciclo rápido, prolificidade e produtividade com a tarefa de representar de forma confiável, mas em miniatura, o potencial produtivo e genético de Capsicum encontrada em cultivares comerciais. Após uma triagem inicial de 14 cultivares de Capsicum como candidatas à planta modelo, encontramos duas cultivares de C. annuum aqui denominadas 75 e CVO. Essas duas cultivares foram precoces no ciclo até a antese e até o primeiro fruto maduro, com tamanho compacto e prolificidade mais do que adequada. Alémdisso, o crescimento e a reprodução não foram comprometidos quando cultivados em condições de alta densidade e limitação do volume radicular, mostrando que são capazes de crescer em pequenos espaços e recipientes, facilitando a fenotipagem em larga escala e, consequentemente, os estudos genéticos. Assim, encontramos duas cultivares adequadas para representar em miniatura o potencial genético de C. annuum, para permitir e facilitar o avanço dos estudos genéticos, além de possuir características inerentes e exclusivas ao gênero Capsicum como a pungência. Este novo modelo pode representar uma contribuição valiosa para a genética do amadurecimento e metabolismo de frutos não- climatéricos. Palavras-chave: Planta modelo. Pimenta. Hibridização. Heterose. Produtividade. Crescimento de plantas.
Capsicum é um gênero apreciado por sua pungência, o que favoreceu a interação com o homem e consequentemente a domesticação. No entanto, por meio de cruzamentos, a pungência foi removida em cultivares modernas e o tamanho e a produtividade dos frutos aumentaram, resultando no que conhecemos como pimentões. Em Capsicum existem lacunas no conhecimento sobre fenômenos relacionados à hibridização como a heterose, utilizada para a obtenção de variedades altamente produtivas. Isso nos motivou a realizar cruzamentos intra e interespecíficos com cultivares comerciais de C. annuum e C. chinense para determinar a extensão do fenômeno de heterose. A hibridização intraespecífica mostrou-se eficiente em manter e até melhorar as características produtivas, enquanto a hibridização interespecífica promoveu o desenvolvimento vegetativo extremo em detrimento do reprodutivo. Além disso, observou-se que a reciprocidade, compatibilidade e germinação foram dependentes da direção em que os cruzamentos foram feitos e dos genótipos envolvidos, bem como da influência da fonte de pólen na frutificação, tamanho e biometria dos frutos. Os frutos de Capsicum não são climatéricos, o que posiciona o gênero favoravelmente para criar um novo sistema modelo para genética e fisiologia. A busca por uma cultivar produtiva, de pequeno porte e de fácil manejo cultural, que possa ser adaptada ao trabalho de laboratório, representaria um valioso primeiro passo. Com este objetivo, realizamos a varredura de um banco de germoplasma de cultivares, principalmente de C. annuum, com tamanho pequeno, ciclo rápido, prolificidade e produtividade com a tarefa de representar de forma confiável, mas em miniatura, o potencial produtivo e genético de Capsicum encontrada em cultivares comerciais. Após uma triagem inicial de 14 cultivares de Capsicum como candidatas à planta modelo, encontramos duas cultivares de C. annuum aqui denominadas 75 e CVO. Essas duas cultivares foram precoces no ciclo até a antese e até o primeiro fruto maduro, com tamanho compacto e prolificidade mais do que adequada. Alémdisso, o crescimento e a reprodução não foram comprometidos quando cultivados em condições de alta densidade e limitação do volume radicular, mostrando que são capazes de crescer em pequenos espaços e recipientes, facilitando a fenotipagem em larga escala e, consequentemente, os estudos genéticos. Assim, encontramos duas cultivares adequadas para representar em miniatura o potencial genético de C. annuum, para permitir e facilitar o avanço dos estudos genéticos, além de possuir características inerentes e exclusivas ao gênero Capsicum como a pungência. Este novo modelo pode representar uma contribuição valiosa para a genética do amadurecimento e metabolismo de frutos não- climatéricos. Palavras-chave: Planta modelo. Pimenta. Hibridização. Heterose. Produtividade. Crescimento de plantas.
Descrição
Palavras-chave
Pimenta, Hibridação, Heterose, Produtividade, Plantas - Crescimento
Citação
NAVES, Emmanuel Rezende. Creation of new model system for genetics in Capsicum spp. 2020. 144 f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020.