Reproductive mode of Paspalum spp. access (Plicatula informal group) and search for molecular markers associated with apomixis

Autor: Gonçalves, Tiago Maretti
Přispěvatelé: Fávero, Alessandra Pereira, Vigna, Bianca Baccili Zanotto
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Belonging to the grass family, the genus Paspalum has more than 350 species, many of them with great forage potential or for use as vegetation. The Paspalum Germplasm Bank (GB) of Embrapa Pecuária Sudeste enables research with the genus and currently has about 450 accessions of 50 species, most of them belonging to the Plicatula group. Many of the Paspalum accessions of this group are tetraploid (2n = 4x = 40) and of apomitic behavior, and sexual genotypes are rare. Identifying only accessions with apomitic reproduction mode in a collection limits the breeding program because there is no possibility of hybridization. To circumvent this situation, diploid and sexual genotypes must be polyploidized for use in intra and interspecific crosses. Thus, reproductive characterization in Paspalum is of great importance, since it enables the identification of sexual genotypes and facilitates the choice of potential parents for genetic improvement. In this context, the objective of the present work was to reproductively characterize 137 Paspalum accessions belonging to the informal Plicatula group conserved in the Paspalum GB of Embrapa Pecuária Sudeste by the use of flow cytometry and cytoembriological analysis and search for molecular markers associated to apomixis. After analysis of the data obtained by flow cytometry, 49 accessions were considered highly apomictic, 85 were facultative apomictics and one accession (BGP 272 - P. rojasii) showed behavior compatible with the sexual reproductive mode. In addition to these results, the flow cytometry technique made it possible for the first time to characterize the reproductive mode of 12 accessions belonging to P. rhodopedum species. By cytoembriological analysis, five accessions were characterized, three sexual accessions (BGP 281 - P. lenticulare; BGP 272 - P. rojasii and BGP 380 - P. compressifolium) and two accessions (BGP 232 - P. plicatulum; BGP 178 - P. compressifolium) characterized as highly apomictic and facultative apomictic, respectively. In the molecular part, an association for apomixis was sought with the use of 1 marker p779/780, described as completely linked to apporia in B. decumbens, two RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) and 19 SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) previously associated with apomixis in the genus Paspalum and, based on the Bulk Segregant Analysis methodology, 51 nuclear microsatellite markers were genotyped, totaling 73 molecular markers evaluated in P. compressifolium and P. lenticulare sexual and apomitic accessions. For SCAR markers, accessions belonging to P. rojasii were also included. A large polymorphism occurred between the samples, but no link was observed between the apomixis characteristic and the molecular markers evaluated. The present study shows a greater reproductive genetic variation among the characterized accessions, there was a correspondence between the ploidy level and the reproduction mode, as expected, and none of the genotyped molecular markers were linked to apospory in the evaluated germplasm. Thus, this study presented important results that could be applied to the selection of parents in Paspalum breeding programs. Pertencente à família das Gramíneas, o gênero Paspalum detém mais de 350 espécies, muitas delas com grande potencial forrageiro ou de uso como cobertura vegetal. O Banco Ativo de Germoplasma (BAG) de Paspalum da Embrapa Pecuária Sudeste possibilita pesquisas com o gênero possuindo atualmente cerca de 450 acessos de 50 espécies, a maioria pertencente ao grupo Plicatula. Muitos dos acessos de Paspalum deste grupo são tetraplóides (2n=4x=40) e de comportamento apomítico, sendo raros os genótipos sexuais. A identificação apenas de acessos com modo de reprodução apomítica em uma coleção limita o programa de melhoramento genético, pois inviabiliza as hibridações em grande número. Para contornar essa situação, genótipos diplóides e sexuais devem ser poliploidizados para serem utilizados em cruzamentos intra e interespecíficos. Desta maneira, a caracterização reprodutiva em Paspalum é de grande importância, uma vez que viabiliza a identificação de genótipos sexuais e facilita a escolha de genitores potenciais para o melhoramento genético. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar reprodutivamente 137 acessos de Paspalum pertencentes ao grupo informal Plicatula conservados no BAG de Paspalum da Embrapa Pecuária Sudeste pelo uso de citometria de fluxo e análise citoembriológica e buscar marcadores moleculares associados a apomixia neste grupo. Após a análise dos dados obtidos pela citometria de fluxo, 49 acessos foram considerados altamente apomíticos, 85 foram apomíticos facultativos e um acesso (BGP 272 – P. rojasii) apresentou comportamento compatível com o modo reprodutivo sexual. Além destes resultados, a técnica de citometria de fluxo possibilitou pela primeira vez, a caracterização do modo reprodutivo de 12 acessos pertencentes a espécie P. rhodopedum. Pela análise citoembriológica, foram caracterizados cinco acessos, sendo três sexuais (BGP 281 – P. lenticulare; BGP 272 – P. rojasii e BGP 380 – P. compressifolium) e dois acessos (BGP 232 – P. plicatulum; BGP 178 – P. compressifolium) caracterizados como altamente apomítico e apomítico facultativo, respectivamente. Na parte molecular, houve a busca de associação para a apomixia com o uso de 1 marcador p779/780, descrito como completamente ligado a aposporia em B. decumbens, dois marcadores RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) e 19 SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) previamente associados a apomixia no gênero Paspalum e, com base na metodologia de Análise de Bulk Segregante, foram genotipados 51 marcadores microssatélites nucleares, totalizando 73 marcadores moleculares avaliados em acessos sexuais e apomíticos de P. compressifolium e P. lenticulare. Para os marcadores SCAR também foram incluídos acessos pertencentes a P. rojasii. Ocorreu grande polimorfismo entre as amostras, porém não foi observada ligação entre a característica de apomixia e os marcadores moleculares avaliados. O presente estudo evidenciou uma significativa variação genético reprodutiva entre os acessos caracterizados, houve correspondência entre o nível de ploidia e o modo de reprodução como esperado e nenhum dos marcadores moleculares avaliados apresentaram ligação com a aposporia no germoplasma avaliado. Assim, este estudo apresentou resultados importantes que poderão ser aplicados na seleção de genitores em programas de melhoramento genético de Paspalum. CNPq: 141209/2017-8
Databáze: OpenAIRE
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