Quarta, 24 de abril de 2024.
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Tese
Título Estudo de mapeamento associativo e predição genômica para a podridão de es-pigas causada por Fusarium verticillioides em um painel tropical de linhagens de milho
Autor Kuki , Maurício Carlos
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador Ronald José Barth Pinto,
Co-Orientador(es) Carlos Alberto Scapim
Dauri José Tessman.
Banca Examinadora Carlos Alberto Scapim
Hugo Zeni Neto
Marcos Ventura Faria
Rodrigo Iván Contreras Soto
Data de Defesa 27/02/2020
Resumo A podridão de espiga causada pelo patógeno Fusarium verticillioides (FER) é uma das principais doenças de espigas que afeta o rendimento e a qualidade dos grãos no milho (Zea mays L.). A resistência genética a podridão de espigas por Fusarium é uma característica complexa, controlada por vários genes com baixo efeito aditivo e fortemente influenciada pelo meio ambiente. Os objetivos deste trabalho foram identificar marcadores SNPs associados a genes que possuam influência na podridão de espigas, e verificar o potencial de predição genômica deste painel por meio de diferentes modelos estatísticos para os sintomas causados por F. verticillioides. Neste contexto, foi realizado um estudo de mapeamento associativo amplo e predição genômica para sintomas de podridão da espiga, usando 291.633 marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNPs) de alta qualidade em 351 linhagens de milho tropical, em dois locais distintos na região sul do Brasil. Três SNPs foram significativamente associados aos sintomas causados pela infecção de F. verticillioides, explicando 6% a 8% da variação fenotípica, e com possíveis genes que apresentam expressão em espigas, pericarpo e grãos, o que indica uma influência sobre a resistência ao FER. Nenhum SNP significativo foi associado aos sintomas clássicos de podridão de espigas, indicando que a arquitetura genética para essa característica é altamente poligênica, com cada gene explicando um efeito muito pequeno que não é detectável na análise de mapeamento por associação. A acurácia dos modelos de predição genômica variaram de 0,34 a 0,4 para as características relacionadas a podridão de espigas causada por F. verticillioides, independentemente dos modelos testados. Futuras pesquisas são necessárias para a validação e uso dos SNPs significativos e seu papel sobre a resistência a FER, e também na melhoria dos modelos de predição genômica em diferentes contextos genéticos.

Palavras-chave Podridão de espiga, marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único, efeito poligênico.
Title
Abstract Fusarium ear rot (FER) caused by Fusarium verticillioides is one of the major ear diseases that affects both yield and grain quality in maize (Zea mays L.), especially in tropical environments. Fusarium genetic resistance is a complex trait, controlled by several small-effect genes and strongly influenced by the environment. The objectives of this study were to identify SNPs markers closely linked to genes affecting resistance to F. verticillioides ear infection, and to assess the potential of the genotyped panel using different genomic prediction models for F. verticillioides symptoms. We applied a comprehensive genomic-wide association study and genomic prediction for ear rot and starburst symptoms, using 291,633 high-quality single nucleotide polymorphism (SNPs) markers in 351 tropical maize inbred lines, in two distinct locations at Brazil southern region. Three SNPs were significantly associated with starburst symptoms, explaining 6% to 8% of the phenotypic variance, and with gene models that have expression levels in ears, pericarp, and kernels, suggesting some influence over FER resistance. No significant SNP was associated with FER, which is an indication that the genetic architecture for this trait is highly polygenic, with each variant explaining a very small effect that is not detectable in the association mapping analysis. We observed prediction accuracies ranging from 0.34 to 0.4 for FER and starburst, regardless of the three different tested models. Further research is required for validating these significant SNPs and their role over FER resistance, and for improving genomic prediction accuracies across different genetic backgrounds.

Key-words Ear rot disease, single nucleotide polymorphisms, polygenic effect.
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