Identification of SNPs for fatty acid content in soybean by the HRM technique

O objetivo deste trabalho foi identificar SNPs em genes associados ao conteúdo de ácidos graxos em soja e implementar a metodologia “high resolution melting” (HRM) para genotipagem desses SNPs. Os iniciadores HRM foram desenhados para discriminar os alelos SNPs em duas populações de mapeamento (RILs e F2) e seguiram o padrão esperado de segregação. Os SNPs do gene ABI associaram-se significativamente ao conteúdo de ácido esteárico (R2 = 12,14), e os do gene FAD3B, aos conteúdos de ácido oleico (R2 = 14,69) e linolênico (R2 = 10,62). A técnica de genotipagem dos SNPs por HRM é eficiente na discriminação das classes genotípicas.The objective of this work was to identify SNPs in genes associated with fatty acid content in soybean and to implement the high resolution melting (HRM) technique for SNP genotyping. HRM primers were designed to discriminate SNP alleles in two mapping populations (RILs and F2) and followed the expected pattern of segregation. The ABI gene SNPs were significantly associated with stearic acid content (R2 = 12.14), and the ones from the FAD3B gene, with oleic (R2 = 14.69) and linolenic acid (R2 = 10.62) contents. The technique of genotyping SNPs by HRM is efficient to discriminate genotype classes

Variabilidade genética e análise de pedigree em genótipos elite brasileiros de feijoeiro comum

Diversidade genética é um pré-requisito em qualquer tipo de programa de melhoramento. No entanto, os melhoristas tendem a se concentrar em alguns genótipos que reúnem características de interesse e estes são usados em diversos programas de melhoramento. Os programas de melhoramento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) não são diferentes quanto a esse aspecto. Visando o estudo da variabilidade genética, 21 cultivares-elite dos Ensaios Regionais de Feijão coordenados pela Embrapa Arroz e Feijão, foram caracterizados com marcadores moleculares Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Também, os pedigrees dos 21 cultivares elite foram pesquisados com o objetivo de estudar os progenitores usados no seu desenvolvimento. Baseado nos dados de distância genética, um gráfico de dispersão foi construído e três grupos foram identificados: 1) grupo I, formado pelas linhas 1, 9 e 10, com baixa diversidade genética entre si (0,00 a 0,06), originadas de 11 progenitores de origem Mesoamericana; 2) grupo II, formado por 17 linhagens com distâncias genéticas variando de 0,03 a 0,33, originadas de 50 progenitores, a maioria de origem Mesoamericana; e, 3) grupo III, formado pelo cultivar PR 93201472 (linhagem 21), que tem os cultivares 'Pompadour' (origem Andina) e 'Irai' (origem desconhecida) como seus progenitores. As distâncias genéticas entre PR 93201472 e os outros 20 cultivares variaram entre 0,68 e 0,93. De acordo com seus pedigrees, os cultivares 'Carioca', 'Cornell 49-242', 'Jamapa', 'Tlalnepantla 64', 'Tara' e 'Veranic 2', todos de origem Mesoamericana, foram os progenitores mais empregados na geração das linhagens do grupo II.Genetic diversity is essential for any breeding program. However, breeders tend to concentrate on specific genotypes, which combine traits of interest and may be used as progenitors in several breeding programs. Common bean (Phaseolus vulgaris L.) breeding programs are not different in this sense. In this study, the genetic diversity of 21 common bean elite lines from the Bean Regional Trials conducted by the Embrapa Rice and Bean Research Center was evaluated using the Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) and pedigree analyses. Based on genetic dissimilarity, three groups were defined: group I - lines 1, 9 and 10, with low genetic distances among them (0.00 to 0.06), originated from 11 Mesoamerican parents; group II - 17 lines with genetic distances ranging from 0.03 to 0.33, originated from 50 parents (mostly Mesoamerican); and group III - line 21 (PR 93201472), which parents are the Andean cultivar 'Pompadour' and the cultivar 'Irai' (unknown origin). The genetic distances between line 21 and the lines of the other two groups varied from 0.68 to 0.93. Pedigree analyses demonstrated that cultivars 'Carioca', 'Cornell 49-242', 'Jamapa', 'Tlalnepantla 64', 'Tara' and 'Veranic 2', all of Mesoamerican origin, were the most widely used parents for developing lines present in group II

Validation of microsatellite markers for assisted selection of soybean resistance to cyst nematode races 3 and 14

O objetivo deste trabalho foi validar marcadores microssatélites associados à resistência às raças 3 e 14 do nematóide-de-cisto (Heterodera glycines Ichinohe) da soja (Glycine max L.), para serem utilizados em programas de seleção assistida por marcadores moleculares (SAM). Microssatélites dos grupos de ligação A2, D2 e G da soja foram testados em duas populações, e suas eficiências de seleção foram determinadas. As populações foram 65 famílias F2:3, do cruzamento Msoy8001 (resistente) x Conquista (suscetível), e 66 famílias F2:3, do cruzamento S5995 (resistente) x Renascença (suscetível), avaliadas para a resistência às raças 3 e 14, respectivamente. Famílias com índice de fêmeas de até 30% foram consideradas moderadamente resistentes. Marcadores dos grupos de ligação A2 e G apresentaram associação com a resistência à raça 3. Os marcadores Satt309 e GMENOD2B explicaram a maior proporção da variância fenotípica nos diferentes grupos. As combinações Satt309+GMENOD2B e Satt309+Satt187 apresentaram eficiência de seleção de 100%. A resistência à raça 14 foi associada com marcadores do grupo de ligação G, e a eficiência de seleção da combinação Satt309+Satt356 foi de 100%. Os diferenciais de seleção fenotípica e de seleção assistida mostraram que os dois tipos de seleção podem proporcionar ganhos similares.The objective of this work was to validate microsatellite markers associated with resistance to soybean cyst nematode (Heterodera glycines Ichinohe) races 3 and 14, in soybean (Glycine max L.) genotypes, for use in marker-assisted selection (MAS) programs. Microsatellites of soybean linkage groups A2, D2 and G were tested in two populations, and their selection efficiencies were determined. The populations were 65 F2:3 families from Msoy8001 (resistant) x Conquista (susceptible) cross, and 66 F2:3 families of S5995 (resistant) x Renascença (susceptible) cross, evaluated for resistance to races 3 and 14, respectively. Families with female index up to 30% were considered moderately resistant. Markers of A2 and G linkage groups were associated with resistance to race 3. Markers Satt309 and GMENOD2B explained the greatest proportion of phenotypic variance in the different groups. The combinations Satt309+GMENOD2B and Satt309+Satt187 presented 100% selection efficiency. Resistance to race 14 was associated with markers of G linkage group, and selection efficiency in the Satt309+Satt356 combination was 100%. The selection differential obtained by phenotypic and marker assisted selection showed that both can result in similar gains

Determinação da pureza varietal de sementes de soja com o auxílio de marcadores moleculares microssatélites

Environmental factors contribute for production of soybean seeds with different characteristics from the standard pattern of a determined variety. DNA markers can contribute for the identification of genetic seed purity, once these type of markers are not influenced by the environment. The objective of this work was to evaluated a method for analysis of soybean seed genetic purity by using microsatellites markers. DNA samples from soybean seeds considered atypical by the visual method were analyzed by microsatellites and compared with the typical variety pattern. DNA samples were analyzed in bulks, reducing costs but keeping the same precision as the one obtained in the individual analysis. From eleven seed lots classified as contaminated by the visual method, and therefore eliminated through certification, only four were shown to present a number of contaminating seeds above the accepted limit trough DNA analysis.Fatores ambientais contribuem para a produção de sementes de soja com características diferentes do padrão da variedade e a análise visual para determinação de pureza varietal não é suficiente. Marcadores moleculares de DNA podem auxiliar na identificação da pureza genética de sementes, durante o processo de certificação de sementes, uma vez que não sofrem influências ambientais. O objetivo deste trabalho foi avaliar um método de análise da pureza genética de sementes de soja, utilizando marcadores microssatélites. Amostras de DNA de sementes de soja, consideradas atípicas pelo método visual, foram analisadas com microssatélites e comparadas ao padrão da variedade. As amostras de DNA foram analisadas em bulk, o que permitiu diminuir os custos, com a mesma precisão da análise individual. De onze lotes de sementes avaliados como impuros na análise visual, e portanto, eliminados do processo de certificação, apenas quatro apresentaram número de sementes de outras cultivares acima do limite tolerado

Associação de marcadores moleculares SNP com o conteúdo de ácido linolênico em sementes de soja

O objetivo deste trabalho foi validar a associação de marcadores moleculares do tipo "single nucleotide polymorphism" (SNP) para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C com o conteúdo de ácido linolênico (18:3) em sementes de soja e analisar a influência dos parâmetros genéticos destes marcadores nesta característica. Foram genotipadas 185 progênies F2 derivadas do cruzamento entre A29 (mutante para os três genes FAD3, 1% de 18:3) e Tucunaré (genótipo selvagem, 11% de 18:3). Os marcadores moleculares para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C explicaram a variação do conteúdo de 18:3 nas populações segregantes F2 e F2:3. Além disso, as substituições alélicas no loco FAD3A proporcionam maiores variações no conteúdo de 18:3 que as substituições nos outros dois locos.The objective of this work was to validate the association of single nucleotide polymorphism (SNP) markers for the genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C with the linolenic acid content (18:3) in soybean seeds and to analyze the influence of the genetic parameters of these markers on this trait. One hundred and eighty‑five F2 progenies derived from a cross between A29 (mutant for the three FAD3 genes, 1% 18:3 content) and Tucunaré (wild‑type genotype, 11% 18:3 content) were genotyped. The molecular markers for genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C explained the variations in 18:3 content of the F2 and F2:3 segregating populations. In addition, allelic substitutions in the FAD3A locus provide greater variations in 18:3 content than substitutions in the other two loci

Association of SNP markers with the linolenic acid content in soybean seeds

O objetivo deste trabalho foi validar a associação de marcadores moleculares do tipo “single nucleotide polymorphism” (SNP) para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C com o conteúdo de ácido linolênico (18:3) em sementes de soja e analisar a influência dos parâmetros genéticos destes marcadores nesta característica. Foram genotipadas 185 progênies F2 derivadas do cruzamento entre A29 (mutante para os três genes FAD3, 1% de 18:3) e Tucunaré (genótipo selvagem, 11% de 18:3). Os marcadores moleculares para os genes FAD3A, FAD3B e FAD3C explicaram a variação do conteúdo de 18:3 nas populações segregantes F2 e F2:3. Além disso, as substituições alélicas no loco FAD3A proporcionam maiores variações no conteúdo de 18:3 que as substituições nos outros dois locos.The objective of this work was to validate the association of single nucleotide polymorphism (SNP) markers for the genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C with the linolenic acid content (18:3) in soybean seeds and to analyze the influence of the genetic parameters of these markers on this trait. One hundred and eighty‑five F2 progenies derived from a cross between A29 (mutant for the three FAD3 genes, 1% 18:3 content) and Tucunaré (wild‑type genotype, 11% 18:3 content) were genotyped. The molecular markers for genes FAD3A, FAD3B, and FAD3C explained the variations in 18:3 content of the F2 and F2:3 segregating populations. In addition, allelic substitutions in the FAD3A locus provide greater variations in 18:3 content than substitutions in the other two loci

Análise dialélica da resistência à mancha olho-de-rã em soja

Seven soybean cultivars (Bossier, Cristalina, Davis, Kent, Lincoln, Paraná and Uberaba), with different levels of resistance to Cercospora sojina, were crossed in a diallel design to determine the general (GCA) and specific (SCA) combining abilities relative to the inheritance of the resistance. Race 04 of the fungus was inoculated in the parents and in the 21 F1 hybrids in a greenhouse in a completely randomized design, with 12 replications. The reactions to the disease were evaluated 20 days after the inoculation, always on the most infected leaflet. Both GCA and SCA were significant for all the evaluated characters, being inferred that, for the expression of the characters, the additive, dominant and, possibly, epistatic genic actions were important. The largest values of estimated SCA effect were observed in the hybrid combinations where at least one parent presented high GCA. Cristalina, Davis and Uberaba cultivars showed the largest estimates for GCA effect (), and from the analysis of , the contribution of these parents to heterosis of their hybrids will be towards the reduction of the disease symptoms. Therefore, these cultivars are indicated as parents in breeding programs that seek the development of soybean cultivars with resistance to frogeye leaf spot.Sete cultivares de soja (Bossier, Cristalina, Davis, Kent, Lincoln, Paraná e Uberaba) com diferentes níveis de resistência à Cercospora sojina foram cruzadas de modo dialélico para avaliar as capacidades geral (CGC) e específica (CEC) de combinação quanto à herança da resistência. A raça 04 do fungo foi inoculada nos progenitores e nos híbridos F1, em casa de vegetação, num delineamento inteiramente casualizado, com 12 repetições. As avaliações da reação à doença foram feitas 20 dias após a inoculação, sempre no folíolo mais infectado. Ambas, CGC e CEC, foram significativas quanto a todos os caracteres avaliados, inferindo-se que, para a expressão dos caracteres, as ações gênicas aditivas, dominantes e, possivelmente, interações epistáticas foram importantes. Os maiores valores dos efeitos da CEC estimados foram observados nas combinações híbridas dos cruzamentos em que pelo menos um progenitor apresentou alta CGC. As cultivares Cristalina, Davis e Uberaba apresentaram as maiores estimativas do efeito de CGC () e, pela análise de , a contribuição desses genitores para a heterose de seus híbridos será no sentido de redução dos sintomas da doença. Portanto, essas cultivares são indicadas como genitores em programas de melhoramento que visem à obtenção de cultivares de soja com resistência à mancha olho-de-rã

Inheritance pattern and selection criteria for resistance to soybean cyst nematode races 3 and 9

O objetivo deste trabalho foi determinar a herança da resistência da soja às raças 3 e 9 de Heterodera glycines Ichinhoe (nematóide-de-cisto-da-soja – NCS), e avaliar a eficiência da seleção direta e indireta em uma população de 112 linhagens recombiantes endogâmicas (RIL) derivadas da cultivar resistente Hartwig. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, em Londrina, PR, Brasil. A herdabilidade em sentido restrito para resistência às raças 3 e 9 foi de 80,67 e 77,97%. O coeficiente de correlação genética (rg = 0,17; p < 0,01) demonstrou que alguns componentes genéticos para resistência às duas raças são herdados conjuntamente. O maior ganho pela seleção indireta foi obtido na raça 9, selecionando-se para a raça 3, devido à herança mais simples na raça 9, e não pelo compartilhamento de genes comuns para resistência às duas raças. A resistência da cultivar Hartwig nas raças 3 e 9 é determinada por 4 e 2 genes, respectivamente. Um desses genes confere resistência a ambas as raças, o que explica parte da correlação genética entre a resistência a estas raças de NCS. O padrão de herança descrito indica que a seleção para resistência ao NCS deve ser realizada em cada raça individualmente.The objective of this work was to determine soybean resistance inheritance to Heterodera glycines Ichinohe (soybean cyst nematode – SCN) races 3 and 9, as well as to evaluate the efficiency of direct and indirect selection in a soybean population of 112 recombinant inbred lines (RIL) derived from the resistant cultivar Hartwig. The experiment was conducted in a completely randomized design, in Londrina, PR, Brazil. The estimated narrow-sense heritabilities for resistance to races 3 and 9 were 80.67 and 77.97%. The genetic correlation coefficient (rg = 0.17; p < 0.01) shows that some genetic components of resistance to these two races are inherited together. The greatest genetic gain by indirect selection was obtained to race 9, selecting to race 3 due to simpler inheritance of resistance to race 9 and not because these two races share common resistance genes. The resistance of cultivar Hartwig to races 3 and 9 is determined by 4 and 2 genes, respectively. One of these genes confers resistance to both races, explaining a fraction of the significant genetic correlation found between resistance to these SCN races. The inheritance pattern described indicates that selection for resistance to SCN must be performed for each race individually

Caracterização molecular de cultivares de soja por meio de marcadores microssatélites com sequência de cauda universal

The objective of this work was to standardize a semiautomated method for genotyping soybean, based on universal tail sequence primers (UTSP), and to compare it with the conventional genotyping method that uses electrophoresis in polyacrylamide gels. Thirty soybean cultivars were genotypically characterized by both methods, using 13 microsatellite loci. For the UTSP method, the number of alleles (NA) was 50 (2–7 per marker) and the polymorphic information content (PIC) ranged from 0.40 to 0.74. For the conventional method, the NA was 38 (2–5 per marker) and the PIC varied from 0.39 to 0.67. The genetic dissimilarity matrices obtained by the two methods were highly correlated with each other (0.8026), and the formed groups were coherent with the phenotypic data used for varietal registration. The 13 markers allowed the distinction of all analyzed cultivars. The low cost of the UTSP method, associated with its high accuracy, makes it ideal for the characterization of soybean cultivars and for the determination of genetic purity.O objetivo deste trabalho foi padronizar um método semi‑automatizado para genotipagem de soja, baseado na metodologia de iniciadores com sequências de cauda universal (PSCU), e compará‑lo ao método de genotipagem convencional de eletroforese em gel de poliacrilamida. Trinta cultivares de soja foram caracterizadas genotipicamente por ambos os métodos, com o uso de 13 locos microssatélites. Para o método PSCU, o número de alelos (NA) foi de 50 (2–7 por marcador) e o conteúdo de informação polimórfica (PIC) variou de 0,40 a 0,74. Para o método convencional, o NA foi de 38 (2–5 por marcador) e o PIC variou de 0,39 a 0,67. As matrizes de dissimilaridade genética obtidas pelos dois métodos apresentaram alta correlação entre si (0,8026), e os grupos formados foram coerentes com dados fenotípicos utilizados para o registro varietal. Os 13 marcadores permitiram a distinção de todas as cultivares analisadas. O baixo custo do método PSCU, associado a sua alta acurácia, torna‑o ideal para a caracterização de cultivares de soja e a determinação de pureza genética