Genotipagem por sequenciamento para identificação de SNPs e associação com características agronômicas em Coffea canephora

Abstract

A genotipagem por sequenciamento (GBS) é capaz de identificar e genotipar milhares de polimorfismos do tipo SNPs de forma simultânea. Objetiva-se contribuir para o melhoramento genético do cafeeiro Conilon através da caracterização da ocorrência de SNPs no genoma de Coffea canephora e de associações destes com características de interesse agronômico. Os145 indivíduos de duas famílias de irmãos completos (clones 109x120/120x109 e 76x48) do programa de melhoramento do Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural (Incaper)foram fenotipados e os DNAs foram multiplexados em sequenciador Ilumina na Universidade de Cornell. Detectaram-se 91.105 SNPs antes de aplicar os parâmetros de filtragem, sendo que após os filtros houve redução de 64%. Ampla distribuição dos SNPs foi encontrada, sendo que foram detectados em média 1330 SNPs gênicos e 2955 intergênicos, por pseudocromossomo. Verificou-se que o padrão de distribuição dos SNPs nas regiões do genoma difere. A menor ocorrência de SNPs detectada em regiões gênicas é esperada como consequência da pressão de seleção, que limita as alterações de aminoácidos nas sequências proteicas. Os estudos de associação permitiram encontrar 18 SNPs associados a características fenotípicas de Coffea canephora (S2_9329731, S2_4579518, S2_41329025, S2_17821870, S2_20934616, S3_23227842, S4_22978689, S5_10964474, S6_9949547, S7_13991105, S7_13991086, S7_13991077, S9_4618814, S9_18527411, S10_24840747, S11_30063996, S11_23828233). Localizam-se em regiões intergênicas 33% dos SNPs, sendo que os demais se distribuem em região de íntrons, éxons e 3‘UTR. Os SNPs em região codificadora são responsáveis por alterações não sinônimas em 82% das ocorrências. Os resultados encontrados são importantes para a cafeicultura e podem contribuir para a seleção assistida por marcadores.

Genotyping by sequencing (GBS) is able to identify and genotype thousands of SNP simultaneously. This work aims to contribute to the genetic improvement of Robusta coffee characterizing the occurrence of SNPs in canephora genome and studying the associations with SNPs and important agronomic traits. Individuals from two full-sib families of the Incaper breeding program were phenotyped and the DNAs were multiplexed at Illumina sequencing at Cornell University. 91,105 SNPs were detected before applying the filtering parameters, and after the filters the number was reduced 64%. Wide distribution of SNPs was found and we detected on average of 1330 genic SNPs and 2955 intergenic SNPs by pseudo-chromosome.The distribution pattern of SNPs changes in different regions of the genome. The lowest occurrence of SNPs detected in gene regions is expected as a result of selection pressure, which limits the amino acid changes in protein sequences. The association studies allowed to find 18 SNPs associated with phenotypic characteristics of Coffea canephora ((S2_9329731, S2_4579518, S2_41329025, S3_23227842, S4_22978689, S5_10964474, S7_13991086, S7_13991077, S9_4618814, S2_17821870, S2_20934616, S6_9949547, S7_13991105, S9_18527411, S10_24840747, S11_30063996, S11_23828233)). 33% of the SNPs are located in inter-genic regions, and the remaining distributed in introns, exons and 3'UTR. SNPs in coding region are responsible for non-synonymous changes in 82% of cases. The results are important for the coffee and can contribute to marker-assisted selection.