BRONDANI, C.

BRONDANI, R. P. V.

BRUNES, T. O.

PINHEIRO, L. S.

RANGEL, P. H. N.

Portuguese

RCAAP - Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal

Variação genética entre ciclos da população de seleção recorrente CNA-IRAT 4 por marcadores SSR.

O programa de seleção recorrente em arroz no Brasil iniciou em 1990, com a formação da população CNA-IRAT 4, obtida a partir do intercruzamento de 10 genótipos de arroz, dentre eles a cultivar IR-36, portadora do gene da macho-esterilidade, o qual permite a recombinação a campo, sem a necessidade de cruzamentos manuais. SCS BRS 113 - Tio Taka, a primeira cultivar de arroz lançada a nível mundial oriunda de um programa de seleção recorrente, foi extraída do Ciclo 2 de recombinação da CNA-IRAT 4. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar por marcadores SSR (Simple Sequence Repeats) os genitores e amostra dos indivíduos do Ciclo 1 e Ciclo 5, com a finalidade de determinar o nível de variabilidade genética presente nos diferentes ciclos da população CNA-IRAT 4

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VARIAÇÃO GENÉTICA ENTRE CICLOS DA POPULAÇÃO DESELEÇÃO RECORRENTE CNA-IRAT 4 POR MARCADORES SSR.PINHEIRO1, L.S., BRUNES2, T. O., BRONDANI3, R.P.V., RANGEL4,P.H.N., BRONDANI3, C.INTRODUÇÃO: A produção do arroz duplicou entre 1966 e 1990, e uma dasrazões foi o lançamento de cultivares altamente produtivas. Contudo, o uso degenótipos elite nos programas de melhoramento reduziu a variabilidade genéticadisponível para a seleção. Esta redução da variabilidade genética tem sido apontadacomo a principal causa do platô de produtividade alcançado em muitos países, emadição ao aumento da suscetibilidade a doenças e insetos. A estagnação daprodutividade ocorre juntamente com um cenário futuro que inclui o aumento dapopulação, a redução da área agricultável devido a degradação dos recursosnaturais e o aumento da urbanização. É necessário, portanto, ampliar a basegenética de linhagens de arroz que possuam maior produtividade e estabilidade daprodução, a qual permitirá o surgimento de novas combinações alélicas favoráveis,obtidas a partir da seleção genética em programas de melhoramento. Um dosmétodos de melhoramento populacional que possibilita, de modo sistemático, ageração e seleção destas combinações favoráveis, é a seleção recorrente, descritapor Hull (1945), como o intercruzamento e re-seleção das melhores famílias,geração após geração, melhorando a média populacional e produzindo linhagensmelhoradas com base genética ampla. O programa de seleção recorrente em arrozno Brasil iniciou em 1990, com a formação da população CNA-IRAT 4, obtida apartir do intercruzamento de 10 genótipos de arroz, dentre eles a cultivar IR-36,portadora do gene da macho-esterilidade, o qual permite a recombinação a campo,sem a necessidade de cruzamentos manuais. SCS BRS 113 - Tio Taka, a primeiracultivar de arroz lançada a nível mundial oriunda de um programa de seleçãorecorrente, foi extraída do Ciclo 2 de recombinação da CNA-IRAT 4. O objetivodo presente trabalho foi caracterizar por marcadores SSR (Simple SequenceRepeats) os genitores e amostra dos indivíduos do Ciclo 1 e Ciclo 5, com afinalidade de determinar o nível de variabilidade genética presente nos diferentesciclos da população CNA-IRAT 4.MATERIAL E MÉTODOS: Neste estudo foram avaliados os 10 genitores queoriginaram a população CNA-IRAT 4 (BG 90-2, CNA 7, CNA 3815, CNA 3848,CNA 3887, Colômbia 1, Eloni, Nanicão, UPR 103 e IR-36), 96 indivíduos do Ciclo1 e 96 indivíduos do Ciclo 5 desta mesma população. Foram utilizados 14marcadores SSR para a caracterização dos genótipos, escolhidos com base no seu1Estudante de Mestrado na UFG em Agronomia, Embrapa Arroz e Feijão, Caixa Postal 179, CEP 75375-000, Sto.Antônio de Goiás, GO. Fone (62) 35332128. let@cnpaf.embrapa.br.2 Estudante de Biologia da UCG, Universidade Católica de Goiás. Goiânia - GO.3Pesquisador Doutora em Biologia Molecular, Embrapa Arroz e Feijão, Sto. Antônio de Goiás, GO.4 Engenheiro Agrônomo, Doutor em Biologia Molecular, Embrapa Arroz e Feijão. Sto. Antônio de Goiás, GOalto conteúdo informativo, bom padrão de resolução em gel de acrilamida, e porrepresentarem os 12 grupos cromossomos do arroz (Tabela 1). A eletroforese dosprodutos de amplificação dos marcadores SSR foi realizada em géis de acrilamidadesnaturante 6% coradas com nitrato de prata. Foram estimados o número dealelos, PIC (Polymorphism Information Content) e alelos privados pelo programaGDA. A distribuição espacial dos genótipos avaliados foi obtida com a análisefatorial de correspondência utilizando o programa Genetix.RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise dos 10 genitores com 14 marcadoresSSR identificou em média 5 alelos por loco, variando de 3 alelos (RM223 e 4653)a 8 alelos (OG17); e PIC médio de 0,69, variando de 0,36 (RM223) a 0,91 (OG17)(Tabela 1). No Ciclo 1 foram encontrados em média 4,43 alelos por loco e PICmédio= 0,57, e no Ciclo 5, foram identificados 4,71 alelos por loco e PIC médio=0,54.Tabela 1: Número de Alelos e valores de PIC por loco para os genitores e cadaciclo de Seleção Recorrente da população CNA IRAT-4. Valores entre parênteses:Número de alelos ausentes nos genitores e presentes nos Ciclos 1 e 5.Número de Alelos PIC (1-pi2)SSRGenitores Ciclo 1 Ciclo 5 Genitores Ciclo 1 Ciclo 5OG7 4 2 3 0,51 0,38 0,35OG17 8 6 (2) 4 (1) 0,91 0,64 0,43OG61 6 4 8 (4) 0,86 0,58 0,56OG106 6 6 (2) 5 0,80 0,68 0,77RM9 5 5 (1) 6 (3) 0,78 0,59 0,71RM11 5 4 (1) 5 (2) 0,63 0,50 0,56RM38 4 2 5 (2) 0,50 0,15 0,25RM207 6 8 (3) 7 (4) 0,74 0,70 0,80RM223 3 3 3 0,36 0,43 0,30RM224 6 7 (2) 7 (2) 0,84 0,80 0,73RM229 4 3 2 0,74 0,57 0,35RM257 5 4 (2) 6 (4) 0,72 0,73 0,744653 3 5 (4) 3 (2) 0,61 0,70 0,54RM247 5 3 2 0,72 0,51 0,47Total 70 62 66 - - -MÉDIA 5 4,43 4,71 0,69 0,57 0,54Observa-se que o número médio de alelos por loco sofreu pouca alteração entre osgenitores, indivíduos do Ciclo 1 e indivíduos do Ciclo 5. Contudo, este resultadodeveu-se à não detecção de alelos que estavam presentes nos pais mas nãoapareciam nos 96 indivíduos dos Ciclos 1 e 5, e ao surgimento de alelos que nãoforam detectados nos genitores, e que foram detectados nos indivíduos dos Ciclos 1e 5. Dos 70 alelos totais detectados nos genitores, 45 alelos (64%) permaneceramno Ciclo 1 e 42 (60%) permaneceram no Ciclo 5. Ao todo foram observados 62alelos no Ciclo 1, sendo 17 destes não identificados nos genitores. No Ciclo 5detectou-se um total de 66 alelos, sendo 24 alelos destes não identificados nosgenitores. Os locos RM223, RM229 e RM247 não apresentaram alelos ausentesnos genitores em ambos os ciclos. O loco 4653 no Ciclo 1 apresentou 4 alelosausentes nos genitores, de um total de 5. Para o Ciclo 5 este número foi de 2 alelosausentes para um total de 3 alelos (Tabela 1).Os alelos ausentes nos genitores e presentes nos Ciclos 1 e 5 surgiram devido àutilização do gene da macho-esterilidade para a recombinação entre genótipos, oqual possibilita que ocorra a fecundação por pólen oriundo de outros genótiposplantados em áreas adjacentes à população CNA-IRAT 4. Também foi observado oaparecimento de 4 alelos dos genitores que não estavam presentes no Ciclo 1 masque reapareceram no Ciclo 5, o que equivale a apenas 5,71% dos alelos dosgenitores, e indica que a amostragem de 96 indivíduos por ciclo de seleçãorecorrente é adequada para inferir a variação na freqüência alélica entre osdiferentes ciclos.O PIC médio teve comportamento diferente da média de alelos, pois a partir dosgenitores, os valores foram decrescentes até o Ciclo 5. Para três marcadores SSR(RM223, 4653 e RM257), o PIC do Ciclo 1 foi superior ao PIC dos genitores. NoCiclo 5, o PIC dos marcadores RM223 e 4653 voltou ao nível dos genitores sendoque o marcador RM257 apresentou PIC ligeiramente superior ao dos genitores. OPIC do RM207 no Ciclo 5 foi superior em relação aos genitores e ao Ciclo 1.Considerando o conjunto de marcadores, os valores de PIC ficaram praticamenteinalterados entre os Ciclos 1 e 5 (Tabela 1).A Análise Fatorial de Correspondência apresentou o grupo de genitores bemdistribuídos espacialmente. BG 90-2, CNA3815 e CNA3848 estiveram próximosentre si e próximos dos indivíduos dos Ciclos 1 e 5, indicando uma tendência deviés em relação a estes genitores, causado provavelmente pela maior capacidade decombinação destes genitores em relação aos demais genitores (Figura 1). Osindivíduos do Ciclo 1 formaram um grupo distinto dos indivíduos do Ciclo 5, osquais apresentaram maior dispersão espacial que aqueles do Ciclo 1, justamente ocontrário do que era esperado. A redução da variabilidade genética em populaçõesde seleção recorrente é esperada porque uma vez que são selecionados, após cadaciclo de recombinação, os genótipos que possuem as melhores combinações dealelos, este é um processo que envolve a perda ou redução da freqüência de alelosdesfavoráveis. Em contrapartida, espera-se que haja um conseqüente aumento dovalor fenotípico das características agronômicas após a seleção genética em cadaciclo. Apesar da maioria dos marcadores SSR não estarem associados a genes, ecom isto serem considerados neutros, existe a probabilidade de estarem ligados agenes responsáveis pela característica sob seleção. Este é um caso bastantefrequente em espécies autógamas, como o arroz, onde existe forte desequilíbrio deligação (Ford-Lloyd et al. 1997). Contudo, a maior dispersão observada nosindivíduos do Ciclo 5 foi devida provavelmente a dois fatores: o efeito darecombinação dos alelos, que aumenta à medida que avançam os ciclos de seleçãorecorrente, e à adição de 24 alelos ausentes nos genitores.Figura 1: Distribuição espacial da variabilidade genética dos genitores (amarelo) eindivíduos dos Ciclos 1 (branco) e 5 (azul) da população de Seleção Recorrente CNA-IRAT4.CONCLUSÕES: Apenas um ciclo de recombinação e seleção garantiu osurgimento de genótipos distintos da maioria dos genitores, e após cinco ciclos derecombinação e seleção, os indivíduos apresentaram maior distância genética entresi, provavelmente devido às sucessivas recombinações e ao acúmulo de alelosausentes nos genitores, oriundos de fertilização por genótipos de arroz plantadosem áreas adjacentes à população CNA-IRAT 4.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASFord-Lloyd, B.V. ; Jackson, M.T.; Newbury, H.J. Molecular markers and themanagement of genetic resources in seed genebanks: a case study of rice. In:Callow JA, Ford-Lloyd BV and Newbury HJ (eds.) Biotechnology and plantgenetic resources – conservation and use. CAB, Wallingford, p. 103-118, 1997.HULL, F.H. Recurrent selection and specific combining ability in corn. JournalAmerican Society of Agronomy, v.37, p.137-145, 1945.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/214124/1/CBCTRAB992.pdf

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