Domingo, 04 de junho de 2023.
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Tese
Título Mapeamento associativo para estudo da eficiência no uso do fósforo na cultura do milho
Autor Zeffa, Douglas Mariani
Unidade Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
Área de Concentração Genética e Melhoramento
Orientador Leandro Simões Azeredo Gonçalves
Co-Orientador(es) Carlos Alberto Scapim
Vania Moda-Cirino
Banca Examinadora Carlos Alberto Scapim
Ronald José Barth Pinto
Adriana Gonela
Vania Moda-Cirino
Data de Defesa 02/12/2021
Resumo A caracterização molecular de germoplasma possui grande relevância aos programas de melhoramento, uma vez que fornece informações valiosas relacionadas à utilização efetiva do germoplasma. Por sua vez, o fósforo (P) é um macronutriente essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas, sendo o desenvolvimento de cultivares com maior eficiência no uso do P (PUE) uma das principais estratégias para redução da dependência da agricultura pelos fertilizantes fosfatados. Inicialmente, o presente estudo verificou a diversidade molecular, estrutura populacional e desequilíbrio de ligação em um painel de milho tropical composto por 351 linhagens endogâmicas de milho-comum, milho-pipoca e milho-doce. A genotipagem por sequenciamento (GBS) dessas linhagens identificou 291.633 marcadores single nucleotide polymorphism (SNP) de alta qualidade. A análise Bayesiana da estrutura populacional evidenciou a subdivisão do painel em apenas dois grupos, um formado linhagens de milho-pipoca e outro grupo formado pelas linhagens de milho-comume milho-doce. A análise de desequilíbrio de ligação (LD) indicou um rápido LD decay, sendo esse altamente influenciado pela estrutura da população e matrixkinship. Posteriormente, estudos de associação genômica ampla (GWAS) foram realizadas para detectar quantitativetrait nucleotide (QTN) e genes candidatos relacionados à PUE e características associadas em ensaios de casa de vegetação e campo sob condições contrastantes de P. Foram identificados 306 QTN’s associados às 24 características avaliadas utilizando diferentes métodos de GWAS multi-locus e 186 potenciais genes candidatos que estão envolvidos, principalmente, com transcriptionregulator, transporter e transferenceactivity. A piramidação dos alelos favoráveis identificados pode ser considerado uma estratégia eficiente para o melhoramento molecular visando o incremento da PUE em milho.
Palavras-chave ZeamaysL., GWAS, GBS, sistema de arquitetura de raízes
Title
Abstract The molecular characterization of germplasm has great relevance to maize breeding programs, as they provide valuable information related to effective use of germplasm. In turn, phosphorus (P) is an essential macronutrient for plant growth and development, being the development of cultivars with greater P use efficiency (PUE) one of the main strategies to reduce the dependence of agriculture on phosphate fertilizers. Initially, the presente study verified the molecular diversity, population structure, and linkage disequilibrium in a panel of tropical corn composed of 351 inbred lines of field corn, popcorn, and sweet corn. Genotyping-by-sequencing (GBS) was performed and identified a total of 291,633 high-quality single nucleotide polymorphism (SNP) markers. The Bayesian analysis of the population structure evidenced the subdivision of the panel into only two groups, one formed by inbred popcorn lines and the other by the field corn and sweet corn lines. Linkage disequilibrium (LD) analysis indicated a rapid LD decay, highly influenced by population structure and matrix kinship. Posteriorly, genome-wide association studies (GWAS) were performed to detect quantitative trait nucleotide (QTN) and candidate genes associated with PUErelated traits in greenhouse and field trials under contrasting P conditions. A total of 306 QTN's were associated with the 24 traits evaluated using different multi-locus GWAS methods and 186 candidate genes were identified that are mainly involved with transcription regulator, transporter, and transference activity. The pyramiding of the favorable alleles identified in the present study can be considered an efficient strategy for molecular breeding aimed at increasing PUE in maize.
Key-words Zea mays L.; GWAS; GBS; root architecture system.
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