Mapa genético integrado e seleção genômica ampla visando resistência de Coffea arabica L. à ferrugem

Abstract

A obtenção de cultivares de cafeeiros resistentes e produtivos, assim como de informações detalhadas sobre o genoma dessa espécie, demanda uso de ferramentas de análise genética refinada. Por isso, a identificação de marcadores moleculares associados a genes de resistência à ferrugem em mapa genético de ligação tem sido estratégia proposta para incorporar a Seleção Assistida por Marcadores no melhoramento de Coffea arabica. Neste trabalho, foi caracterizada a herança da resistência do Híbrido de Timor UFV 443-03 às raças I e II e ao patótipo 001 de Hemileia vastatrix, assim como localizados em mapa genético de ligação parcial do cafeeiro os genes/QTLs identificados. O mapa genético construído foi integrado em outro mapa parcial pré-existente visando obter um mapa saturado, de referência para a espécie. Nesse mapa, composto por 191 marcadores, cobrindo 1.421,32 cM do genoma, foram identificados dois QTLs associados à raça II de H. vastatrix. Esses marcadores moleculares associados aos QTLs identificados podem ser utilizados para seleção de cafeeiros resistentes à ferrugem. Além dessa estratégia de melhoramento molecular, foi também proposta a seleção genômica com o objetivo de predizer a performance fenotípica dos indivíduos e identificar marcadores moleculares associados à característica de resistência à ferrugem. Neste estudo foram utilizados 245 indivíduos F2, resultantes do cruzamento da cv suscetível Catuaí Amarelo IAC 64 (UFV 2148-57) e da fonte de resistência Híbrido de Timor UFV 443-03, genotipados com 137 marcadores moleculares (74 AFLP, 58 SSR, 4 RAPD e 1 primer-específico). As estimativas dos parâmetros genéticos foram obtidas via BLASSO. A capacidade preditiva (CP) foi medida utilizando todos os indivíduos da população como população de treinamento e validação. Além disso, a população foi dividida aleatoriamente em 200 indivíduos para treinamento e 45 indivíduos para validação. No primeiro caso, a maior CP preditiva foi para o patótipo 001 (0,78) e, no segundo caso, para a raça I (0,49). Quando se utilizaram apenas os marcadores de maiores efeitos para cada isolado, a maior CP na população de validação foi para o patótipo 001 (0,49). Ainda foi possível observar que as herdabilidades estimadas por meio dos marcadores moleculares para a resistência aos três isolados foram inferiores às obtidas a partir de dados fenotípicos. Isso demonstra maior predição dos valores genômicos dos indivíduos na seleção genômica em comparação com a fenotípica. A maioria dos marcadores identificados associados aos QTLs no mapa genético de ligação foi também identificada pela GWS, confirmando a acurácia da metodologia utilizada. Além disso, a GWS permitiu predizer, com sucesso, os valores genômicos dos indivíduos.

The obtaining of coffee cultivars resistant and productive, as well as detailed information about the genome of this species demand use of refined genetic analysis tools. Therefore, the identification of molecular markers linked to rust resistance genes in the genetic linkage map has been proposed a strategy to incorporate marker- assisted selection in the improvement of Coffea arabica. In this study, was characterized the resistance inheritance of the Híbrido de Timor UFV 443-03 to races I, II and pathotype 001 of Hemileia vastatrix as well as located in the partial genetic linkage map of coffee identified genes/QTLs. The integrated genetic map was constructed into other pre-existing partial map in order to obtain a saturated map reference for the species. In this map, composed of 191 markers, covering 1421.32 cM genome, QTL associated with race II were identified in H. vastatrix. These molecular markers associated with QTLs identified, could be used for selection of rust-resistant coffee. In addition to this molecular breeding strategy was also proposed to genomic selection in order to predict the phenotypic performance of individuals and to identify molecular markers associated with the trait of resistance to rust. In this study 245 F2 individuals, resulting from the crossing of the susceptible cv. Catuaí Amarelo IAC 64 (UFV 2148-57) and the resistance source of Híbrido de Timor UFV 443-03, genotyped with 137 molecular markers (74 AFLP, 58 SSR, 4 RAPD and 1 specific primer). Estimates of genetic parameters were obtained by BLASSO. The predictive capacity (CP) was measured using all individuals in the population as population training and validation. Moreover, the population was randomly divided into 200 individuals for training and 45 individuals for validation. In the first case, the CP was most predictive for the pathotype 001 (0.78), and in the second case for the race I (0.49). When using only the markers for each single greatest effect, the greater the CP validation population for the pathotype was 001 (0.49). Although it was observed that the estimated heritabilities through molecular markers for resistance to three isolates were lower than those obtained from phenotypic data. This demonstrates a higher prediction genomic values individuals in the genomic selection of compared to the phenotype. Most of the identified markers associated with QTLs in the genetic linkage map was also identified by the GWS, confirming the accuracy of the methodology used. Additionally, the GWS possible to predict successfully genomic values of individuals.