Terça, 28 de maio de 2024.
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Tese
Título Estudos genéticos da combinação dos genes Rpp2, Rpp4 e Rpp5 no caráter de resistência à ferrugem asiática da soja
Autor Torres, Noélle Giacomini Lemos
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador Prof. Dr. Alessandro de Lucca e Braccini
Co-Orientador(es) Dr. Ricardo Vilela Abdelnoor
Dr. Ivan Schuster
Banca Examinadora Prof. Dr. Alessandro de Lucca e Braccini
Dr. Naoki Yamanaka
Dr. Ricardo Vilela Abdelnoor
Dr. Carlos Alberto Arrabal Arias
Dr. Ivan Schuster
Data de Defesa 12/12/2011
Resumo A ferrugem asiática da soja (FAS), causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, é uma das mais severas doenças da soja no Brasil. O desenvolvimento de variedades resistentes e o estudo dos mecanismos em que essa doença afeta é uma estratégia que contribui para os programas de melhoramento. Entretanto, pouco se sabe a respeito das características genéticas, moleculares e fenotípicas dos genes de resistência e dos mecanismos de resistência relacionados à senescência foliar. Neste estudo, uma população F2 consistindo de 140 indivíduos, proveniente de um cruzamento entre uma linhagem carregando dois genes para resistência, Rpp2 e Rpp4, e ‘Kinoshita’, uma planta introduzida que possui o gene Rpp5, foi utilizada. Sete características relacionadas à resistência a FAS: cor de lesão (LC), frequência de lesões contendo urédias (%LU), número de urédias por lesão (NoU), frequência de urédias abertas (% OU), níveis de esporulação (SL), severidade da infecção (IS) e período de incubação (IP) foram medidas na população infectada com uma população de isolados brasileiros. Marcadores SSR flanqueando esses genes foram usados para identificar plantas contendo diferentes combinações alélicas para a população. Genótipos contendo esses três locos em homozigoze foram selecionados e seu efeito genético avaliado em comparação aos seus ancestrais, An-76, PI230970, PI459025, Kinoshita e BRS 184. Os efeitos genéticos desses genes estimados pela análise de QTL diferiram entre si e do esperado, quando avaliados nos seus genótipos provenientes. Análises de regressão múltipla com procedimento stepwise apresentaram o loco Rpp5 como o que mais contribuiu para as características de resistência analisadas, sendo considerado o fator principal de resistência entre os 3 locos. A contribuição do loco Rpp4 para a resistência foi baixa, entretanto, contribuição maior foi observada quando este interage com outros locos. Rpp2, previamente reportado como tendo sua resistência quebrada pela mesma população de isolados de fungo, teve grande contribuição para a resistência e seu alelo resistente apresentou-se como recessivo. A análise de resistência de três linhas selecionadas em comparação com seus ancestrais apresentou aumento significativo da resistência em relação aos seus ancestrais em todas as características analisadas e efeito aditivo completo para %OU e SL. A resistência de oito linhas F3 derivadas de duas plantas F2 foi avaliada. Aumento significativo da resistência nas linhas contendo os três genes para resistência foi observado em relação aos seus ancestrais, contendo um ou dois genes. A piramidação desses genes foi efetiva contra a FAS e todas as linhas desenvolvidas neste estudo contendo os três genes demonstraram ser bons materiais para serem utilizados nos programas de melhoramento contra a FAS.
Palavras-chave Ferrugem asiática da soja, genes resistentes, mapeamento.
Title
Abstract Asian soybean rust (ASR), caused by the fungus, Phakopsora pachyrhizi is one of the most severe soybean diseases in Brazil. The development of resistant varieties and the study of mechanisms in which this disease affects as leaf senescence is a strategy which contributes to breeding programs. Nevertheless, little is known about genetics, molecular and phenotypic characteristics of resistance genes and the resistant mechanism related to leaf senescence. In this study, an F2 population consisting of 140 individuals, derived from a cross between a line carrying two resistant genes, Rpp2 and Rpp4, and ‘Kinoshita’ which carries Rpp5, was used. Seven characters related to ASR resistance: lesion color (LC), frequency of lesions having uredinia (%LU), number of uredinia per lesion (NoU), frequency of opened uredinia (%OU), sporulation level (SL), infection severity (IS) and incubation period (IP) were scored in the population infected with a Brazilian bulk isolate. SSR markers flanking to these genes were used for identifying plants containing different allele combination for the population. Genotypes carrying these three loci in homozygosis were selected and evaluated their genetic effect in comparison with their ancestors, An-76, PI230970, PI459025, Kinoshita and BRS184. The genetic effects of these genes estimated by QTL analysis were different among them and differed from the genetic effect expected for them on the original resistant genotypes. Multiple regression analysis with stepwise procedure presented the Rpp5 locus as the one which contributed the most for all resistance characters and being considered the primary important factor for resistance among 3 loci. The contribution of only the locus Rpp4 to the resistance was low, however, larger contribution was observed when it interacts with other two loci. Most of genetic effect of Rpp4 was derived from digenic interaction with Rpp2 or Rpp5. Rpp2, previously reported as being defeated by the same rust population had a large contribution to resistance, and its resistance allele seemed to be recessive. Analysis of resistance of three selected lines in comparison with their ancestors showed significant increasing of resistance in relation to their ancestors in all characteristics analyzed and complete additive effect for %OU and SL. The resistance performance of eight F3 lines derived from two F2 plants were evaluated. Significant increase of resistance in the lines carrying the three resistant genes was observed in relation to their ancestors carrying one or two genes. The pyramidation of these major genes was greatly effective against ASR and all lines developed in this study containing these three genes are good materials to be introduced in breeding programs against ASR.
Key-words Asian Soybean Rust, resistant genes, composite interval mapping.
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