Mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, visando tolerância à seca em milho

A seca é um dos estresses abióticos mais importantes na cultura do milho, o qual ocasiona reduções significativas na produção de grãos. A arquitetura genética da tolerância à seca é complexa, fazendo-se necessária a melhor compreensão desse caráter. Estudos envolvendo mapeamento associativo são úteis por explorarem a variação genética de caracteres quantitativos e, adicionalmente, levam em conta informações acerca de genótipos, ambientes e interações genótipo por ambiente (G × E). Ao considerar efeitos de G × E em modelos de mapeamento associativo há possibilidade de identificar regiões no genoma associadas à condições e ambientes específicos. Este trabalho teve como objetivo detectar associações relacionadas à tolerância à seca em milho por meio de um modelo de mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, o qual permitiu distinguir associações com efeitos ambiente-específico daquelas com efeitos principais e de interação associação por ambiente (QEI). O painel associativo foi composto por 190 linhagens, classificadas de acordo com os grupos heteróticos quanto ao tipo de grão. Marcadores SNPs (∼500k) foram utilizados para a genotipagem do painel associativo. Duas linhagens (L228-3 e L3) foram usadas como testadores comuns e os híbridos obtidos foram avaliados em duas localidades (Janaúba-MG e Teresina-PI), dois anos agrícolas (2010 e 2011), sob duas condições de tratamento (irrigado e não irrigado). Ao total, consideraram-se seis caracteres: peso de grãos, intervalo de florescimento, florescimento feminino e masculino, altura de planta e de espiga. Consideraram-se dois grupos de mapeamento, agrupados de acordo com os testadores utilizados. SNPs foram úteis para testar associações ao longo do genoma do milho e investigar o relacionamento genético entre indivíduos. O modelo de mapeamento associativo, com inclusão de informações sobre interação G × E, detectou o total de 179 associações, e o maior número de associações foram relacionadas aos caracteres de florescimento. A maioria das associações (168) apresentaram QEI significativo, sendo que o tamanho e a magnitude desses efeitos distinguiram-se de acordo com o ambiente em avaliação. Apenas o caráter florescimento feminino não apresentou associações com efeitos estáveis ao longo dos ambientes em estudo. A detecção de algumas associações em posições próximas do genoma evidenciam possíveis efeitos de pleiotropia. Algumas associações foram co-localizadas em regiões do genoma do milho relacionadas à tolerância à seca, sendo que algumas dessas associações estavam envolvidas a fatores pertencentes à vias metabólicas de interesse. O presente estudo forneceu informações úteis para a compreensão da base genética da tolerância à seca em milho sob os ambientes específicos em avaliação.

Genetic diversity and susceptibility to Vip3Aa20 protein in Brazilian populations of Helicoverpa armigera and Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae)

Helicoverpa armigera (Hübner) was officially reported in Brazil in 2013. This species is closely related to Helicoverpa zea (Boddie) and has caused significant crop damage in Brazil. The use of genetically modified crops expressing insecticidal protein from Bacillus thuringiensis (Berliner) has been one of the control tactics for managing these pests. Genetically modified maize expressing Vip3Aa20 was approved to commercial use in Brazil in 2009. Understanding the genetic diversity and the susceptibility to B. thuringiensis proteins in H. armigera and H. zea populations in Brazil are crucial for establishing Insect Resistance Management (IRM) programs in Brazil. Therefore, the objectives of this study were: (a) to infer demographic parameters and genetic structure of H. armigera and H. zea Brazil; (b) to assess the intra and interspecific gene flow and genetic diversity of H. armigera and H. zea; and (c) to evaluate the susceptibility to Vip3Aa20 protein in H. armigera and H. zea populations of Brazil. A phylogeographic analysis of field H. armigera and H. zea populations was performed using a partial sequence data from the cytochrome c oxidase I (COI) gene. H. armigera individuals were most prevalent on dicotyledonous hosts and H. zea individuals were most prevalent on maize crops. Both species showed signs of demographic expansion and no genetic structure. High genetic diversity and wide distribution were observed for H. armigera. A joint analysis indicated the presence of Chinese, Indian, and European lineages within the Brazilian populations of H. armigera. In the cross-species amplification study, seven microsatellite loci were amplified; and showed a potential hybrid offspring in natural conditions. Interespecific analyses using the same microsatellite loci with Brazilian H. armigera and H. zea in compare to the USA H. zea were also conducted. When analyses were performed within each species, 10 microsatellites were used for H. armigera, and eight for H. zea. We detected high intraspecific gene flow in populations of H. armigera and H. zea from Brazil and H. zea from the USA. Genetic diversity was similar for both species. However, H. armigera was more similar to H. zea from Brazil than H. zea from the USA and some putative hybrid individuals were found in Brazilian populations.Tthere was low gene flow between Brazilian and USA H. zea. The baseline susceptibility to Vip3Aa20 resulted in low interpopulation variation for H. zea (3-fold) and for H. armigera (5-fold), based on LC50. H. armigera was more tolerant to Vip3Aa20 than H. zea (≈ 40 to 75-fold, based on CL50). The diagnostic concentration for susceptibility monitoring, based on CL99, was fairly high (6,400 ng Vip3Aa20/cm2) for H. zea and not validated for H. armigera due to the high amount of protein needed for bioassays. Implementing IRM strategies to Vip3Aa20 in H. armigera and H. zea will be of a great challenge in Brazil, mainly due to the low susceptibility to Vip3Aa20 and high genetic diversity and gene flow in both species, besides a potential of hybrid individuals between H. armigera and H. zea under field conditions.

Testadores para a seleção de linhagens de milho-doce

O milho-doce é um tipo especial de milho, de alto valor nutricional que acumula polissacarídeos solúveis de caráter adocicado no endosperma. O consumo deste vegetal está crescendo no Brasil. Sendo esse um dos maiores países produtores de milho do mundo, há também um enorme potencial de produção de milho-doce. Atualmente, existem 53 cultivares de milho-doce registradas no país, mas apenas uma predomina nas lavouras desta cultura. Nota-se uma demanda por novas cultivares de milho-doce adaptadas às condições tropicais, com altas produtividades e excelente qualidade dos grãos. Há também uma escassez de informações sobre a avaliação e obtenção de cultivares de milho-doce. Os objetivos deste trabalho compreenderam: (i) verificação da viabilidade da utilização de um testador com elevado nível de endogamia e mais selecionado, em relação aos testadores com menores níveis de endogamia e menos selecionados, para obtenção de testcrosses; (ii) verificação do progresso realizado nas médias dos testcrosses; (iii) estimação das correlações entre a produtividade de espigas e os componentes de produção; (iv) aplicação de um índice de seleção para caracterizar e selecionar os melhores testcrosses e (v) verificação da variância genética disponível após a seleção e autofecundação. Foram avaliadas duas populações de milho-doce, em que uma é testadora da outra. Os três tipos de testadores utilizados foram obtidos a partir de uma mistura de linhagens selecionadas da geração anterior, sendo assim eles possuíam duas etapas de seleção e três níveis de endogamia. Visando a seleção de linhagens, 176 testcrosses foram avaliados em duas épocas de plantio, em delineamento casualizado em blocos com três repetições. Foram avaliados os caracteres dias para florescimento masculino(FM), altura das plantas(AP), número de espigas comerciais(EC), produtividade das espigas comerciais(PE), comprimento das espigas(CE), diâmetro das espigas(DE) e enchimento de ponta(EP). Foram observadas diferenças significativas entre as médias dos testcrosses nas análises de variância individuais e conjuntas. As interações entre testcrosses e testadores, nas análises individuais, não apresentaram diferenças significativas, indicando que não houve mudança no ordenamento dos testcrosses quando se utilizaram diferentes testadores. Para a mesma interação, nas análises conjuntas foram estimadas as correlações de Spearman, que se mostraram, na grande maioria, significativas, ou seja, foi detectada correlação entre o ranqueamento dos testcrosses. Para todos os caracteres avaliados, os testcrosses exibiram médias iguais ou superiores à melhor testemunha. Não houve evidências claras da diminuição da variância genética dos testcrosses quando foram utilizados testadores mais endogâmicos e mais selecionados. O testador com endogamia equivalente à das linhagens testadas e mais selecionado mostrou-se tão eficiente quanto os testadores com endogamia menor e menos selecionado. Foram observados valores consideráveis para os progressos realizados nas médias dos testcrosses, na maioria superiores a 1%, quando a seleção se deu nos testadores e nas linhagens, destacando que a utilização de testadores selecionados maximiza as médias dos testcrosses. Observaram-se correlações genéticas positivas (rG≥0,556) entre a produtividade de espigas comerciais e os caracteres EC, CE, DE e EP. O índice utilizado classificou os testcrosses em relação a todos os caracteres avaliados simultaneamente e permitiu a seleção dos melhores.