Diversidade genética em germoplasma de arroz japonês utilizando marcadores moleculares e agromorfológicos

• Main Author: Fátima Bosetti
• Other Authors: José Baldin Pinheiro
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2012
• Subjects: Arroz; Diversidade genética; Germinação; Germoplasma vegetal; Marcador molecular; Genetic diversity; Germination; Molecular marker; Plant germoplasm; Rice
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-30052012-095635/

A caracterização e o entendimento da diversidade e estrutura genética de acessos armazenados em bancos de germoplasma é importante para a sua efetiva utilização em programas de melhoramento. Neste trabalho, 192 acessos japoneses de arroz pertencentes ao Banco de Germoplasma do Departamento de Genética da ESALQ/USP foram caracterizados por 23 descritores agromorfológicos (13 variáveis contínuas e dez variáveis categóricas) e 24 marcadores microssatélites (12 SSRs genômicos e 12 EST-SSRs). As variáveis contínuas que apresentaram maior contribuição para a variabilidade entre os acessos foram avaliadas novamente em um segundo experimento para considerar os efeitos de interação genótipo por ano na diversidade. Os acessos apresentaram variabilidade para ambos os tipos de variáveis, e o tipo de variável utilizada na avaliação e a interação genótipo por ano implicaram em diferentes padrões de agrupamento entre os acessos, sendo que o agrupamento mais consistente foi o realizado considerando todas as variáveis e os dois anos agrícolas. Os 24 marcadores microssatélites detectaram um total de 181 alelos, 38 dos quais foram exclusivos. A média do número de alelos por loco foi de 7,54 e a diversidade gênica foi de 0,59 para os SSRs genômicos e de 0,46 para os EST-SSRs. As análises caracterizaram os acessos japoneses como 98,4% pertencentes à subespécie Japônica. A resposta dos acessos para estresse por frio na germinação foi avaliada em três experimentos; I: os 192 acessos e três testemunhas tolerantes foram avaliados sob duas condições: 13ºC por 28 dias (estresse por frio) e 28ºC por sete dias (condições ótimas); II: dezessete acessos selecionados entre os que apresentaram melhores desempenhos na temperatura de 13ºC foram avaliados juntamente com as três testemunhas em gradiente de temperatura de 11ºC, 13ºC, 15ºC, 17ºC e 28ºC para estudar a interação genótipo por temperatura; III: os genótipos do experimento II foram avaliados para germinação e estabelecimento inicial de plântulas a 15ºC em areia. A diminuição da temperatura teve efeito significativo no desempenho dos acessos, e a interação genótipo por temperatura foi significativa para comprimento do coleóptilo e índice de velocidade de germinação. Entre os acessos estudados foi observada variação genética para as características relacionadas com a germinação em baixa temperatura e encontraram-se acessos com reduções nos comprimentos de coleóptilo e radícula devido ao frio comparáveis com a das testemunhas, embora com velocidade de crescimento menor, inclusive em temperatura ótima. Uma coleção nuclear constituída por 52 acessos e representativa da diversidade fenotípica e molecular observada nos 192 acessos foi obtida. === Germplasm characterization and the knowledge of its diversity and population structure are important to effective utilization of genetic resources in breeding programs. In this work, 192 Japanese rice accessions maintained at Germplasm Bank of Genetics Department at ESALQ/USP were characterized using 23 agromorphological descriptors (13 continuous and ten categorical variables) and 24 SSR markers (12 genomic SSRs and 12 EST-SSRs). The continuous variables presenting more contribution in the divergence among accessions were evaluated again in a second harvest year to account interaction between genotype and year in the diversity. Japanese accessions presented variability for continuous and categorical variables and the type of variable and the genotype by year interaction resulted in a different pattern of clustering of accessions. The most consistent cluster was that considering both continuous and categorical variables and the two harvest years. A total of 181 alleles were detected by the microsatellite markers, 38 of them were private. Allele per locus mean was 7.54 and gene diversity was 0.59 for genomic SSRs and 0.46 for EST-SSRs. Accessions were classified as 98.4% belonging to japonica subspecies. Accessions response to cold stress at the germination was evaluated in three experiments; I: 192 accessions and three coldtolerant controls were evaluated under two conditions: 13ºC during 28 days (cold stress) and 28ºC during seven days (optimal temperature); II: seventeen accessions selected among those presenting better performance in the first experiment were evaluated along with three cold-tolerant controls under five temperatures: 11ºC, 13ºC, 15ºC, 17ºC e 28ºC to study genotype by temperature interaction; III: germination and plantule initial development in sand at 15ºC of genotypes used in the second experiment were evaluated. It was detected variability among the accessions to germination under cold stress. Temperature decrease had significant effect for germination velocity index and coleoptile and radicle length, and the interaction between genotype and temperature was significant for germination velocity index and coleoptile length. The accessions presented genetic variability for cold tolerance germination and accessions presenting coleoptile and radicle reductions due to cold comparable with cold-tolerant controls were detected. A core collection containing 52 accesions representing the phenotypic and molecular diversity of the 192 accessions was obtained.