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Marcadores moleculares no melhoramento de plantas
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Fitopatologia Brasileira 30(04): 333-342. 2005
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PIRAMIDAÇÃO DE GENES DE RESISTÊNCIA A DOENÇAS NO FEIJOEIRO COMUM
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� Baixa produtividade média nacional
- Safra 2004: 742,5 kg/ha (IBGE, 2005)
- Produção tecnificada: > 3.000 kg/ha (Vieira, 1998)
� Cerca de 45 diferentes doenças podem acometer a cultura
(Paula Júnior & Zambolim, 1998)
Limitações da Cultura do Feijoeiro
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Programa de Melhoramento do Feijoeiro do BIOAGRO/UFV
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� Início: 1992
� Apoio Financeiro: PADCT/FINEP, FAPEMIG e CNPq
� Responsáveis: Prof. Maurilio Alves Moreira - DBB
Prof. Everaldo Gonçalves de Barros - DBG
Prof. José Eustáquio de Sousa Carneiro - DFT
� Desenvolvimento de Recursos Humanos:
(Fonte: Plataforma Lattes - CNPq, 2005)
* Teses Defendidas:
- Pós-Doutorado: 2
- Doutorado: 11
- Mestrado: 16
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Ferrugem - Uromyces appendiculatus
Antracnose - Colletotrichum lindemuthianum
Doenças alvo para o controle genético
Mancha angular - Phaeoisariopsis griseola
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- Controle Cultural
- Controle Químico
- Controle Genético
Alternativa eficiente, de menor custo e menos impactante ao ambiente
Manejo integrado
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Rudá
Piramidação de genes de resistência
Ouro NegroFerrugem
Ur-ON
AB 136Antracnose
Co-6
TOAntracnose
Co-4
AND 277Mancha-angular
Phg1
Co-10
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Infraestrutura para o desenvolvimento do programa
de piramidação de genes
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Estratégia de Melhoramento
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Retrocruzamentos� DGmédia = (1/2)n+1
� SGmédia = 1 - DGmédia
� RC6: ~ 99% de recuperação do genitor recorrente
... ... ...
Genitor recorrente Genitor doador
% do recorrenteGeração
F1 50
RC1 75
RC2 87,5
RC3 93,75
RC4 96,875
X
X
X
X
X
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Rudá Doador
F1
RC1
F2
RC2
RC4
MarcadoresInoculações
Plantas mais próximas ao recorrente
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RC4Co-4
RC4Phg-1
F1
RC4Co-6
RC4Ur-ON
F1
DuploHíbrido
F2 com todas as marcas
F3
F4
Análise de caracteres agronômicos
Marcadores
Inoculações
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- Seleção assistida por marcadores – SAM
- Fingerprinting molecular
Retrocruzamentos assistidos por marcadores moleculares
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R S Plantas F3
Co-42
Co-42
ON
Phg1
ON
Seleção indireta com marcadores moleculares
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Fingerprint Molecular
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Distância genética em relação ao genitor recorrente (RC1)
0
20
40
60
80
100
Dis
tân
cia
gen
étic
a re
lati
va (
%)
Doador6 10 15 24 27
Plantas RC1
3 9 14 17 25 28
DGmédia = 25%
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Distância genética em relação ao genitor recorrente (RC2)
0
20
40
60
80
100
Dis
tân
cia
gen
étic
a re
lati
va (
%)
Doador2 5 14 16 20 26 30 36 43
Plantas RC2
1 3 7 15 18 23 29 33 37 44
DGmédia = 12,5%
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Distância genética em relação ao genitor recorrente (RC3)
Dis
tân
cia
gen
étic
a re
lati
va (
%)
0
20
40
60
80
100
Doador6 14 24 40 43 45
Plantas RC3
3 13 25 35 42 44 48
DGmédia = 6,25%
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• Vermelho
• Diamante Negro
• Rudá
• Pérola
• Talismã
Genitores recorrentes
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- Obtenção de populações segregantes
* Estudos de herança
* Testes de alelismo
Caracterização e escolha de genitores doadores
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- Identificação de marcadores moleculares do tipo “RAPD”
- Conversão de marcadores RAPD em marcadores “SCAR”
Identificação de marcadores moleculares de interesse
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SOUZA et al. (2002)Belmidak RR-3Ur-111,0OPAE19890
CORREA et al. (2001)Ouro NegroPhg-ON5,6OPM02425a
CORREA et al. (2001)Ouro NegroPhg-ON10,0OPAA19400a
FALEIRO et al. (2003)Ouro NegroPhg-ON10,4OPBA16669a
SARTORATO et al. (1999)Mexico 54Phg-26,6OPAC142400a
SARTORATO et al. (1999)Mexico 54Phg-25,9OPN02890a
CARVALHO et al. (1998)AND277Phg-15,5OPH13490a
FERREIRA et al. (1999)MAR 2Phg-?5,8OPE04500a
FALEIRO et al. (2000)Ouro NegroUr-ON5,8OPX11550a
CORREA et al. (2000).Ouro NegroUr-ON6,0OPBA08560a
CORREA et al. (2000).Ouro NegroUr-ON6,9OPF101050a
ALZATE-MARIN et al. (1999)AB 136Co-620,4OPAZ09950r
ALZATE-MARIN et al. (1999)AB 136Co-68,5OPAZ04560a
ALZATE-MARIN et al. (2000)AB 136Co-67,8OPAZ20940a
ARRUDA et al. (2000)TOCo-43,8OPB031800r
ARRUDA et al. (2000)TOCo-49,7OPC08900a
ARRUDA et al. (2000)TOCo-40,0OPY20830a
ReferênciaCultivar/Fonte de
ResistênciaGene de
ResistênciaDistância
(cM)Marcador*
*a: fase de acoplamento; r: fase de repulsão.
Marcadores RAPD
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Conversão de marcadores RAPD em marcadores SCAR
OPF-10
SCAR-F10
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QUEIROZ et al. (2004c)Phg-ONTGAGGCGTGTCAATGGATATAAGAGGCGTGTTGATAATTCTGGSCARAA19650
QUEIROZ et al. (2004c)Phg-ONCAACGCCTCATTAAATTGGACGCCTCTAAACGGGAGAAACSCARM02460
Phg-2
Phg-1
Phg-ON
Ur-ON
Ur-ON
Ur-11
Co-6
Co-6
Co-4
Co-4
Gene deResistência
NIETSCHE et al. (2000)ACCAGGGGCATTATGAACAGACCAGGGGCAACATACTATGSCARN02890
QUEIROZ et al. (2004c)GACGCCACACCCATTATGTTGCCACACAGATGGAGCTTTASCARH13520
QUEIROZ et al. (2004c)TTCCACGTCTATTTTGCATCACACGCATCACGCAGAACTSCARBA16560
CORRÊA et al. (2000)CCACAGCCGACGGAGGAGGCCATGTTTTTTGTCCCCSCARBA08560
CORRÊA et al. (2000)GGAAGCTTGGTGAGCAAGGAGGAAGCTTGGCTATGATGGTSCARF101050
QUEIROZ et al. (2004b)CAGTCCCTGACAACATAACACCCAGTCCCTAAAGTAGTTTGTCCCTASCARAE19890
QUEIROZ et al. (2004a)GGCTGTGCTGATTAATTCTGGTGCTCATTTTATAATGGAGAAAAASCARAZ04567
QUEIROZ et al. (2004a)ACCCCTCATGCAGGTTTTTACATAATCCATTCATGCTCACCSCARAZ20845
QUEIROZ et al. (2004a)AGAATGCCTTTAGCTGTTGGCAGAGAGGCTAGGCTTATCG
SCARC08910
QUEIROZ et al. (2004a)AGCCGTGGAAGGTTGTCATCCGTGGAAACAACACACAAT
SCARY20830
ReferênciaSeqüência do primer (5’ →→→→ 3’)Marcador
Marcadores SCAR
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Produtos
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Vi 4499 Vi 4899
Ouro Negro Rudá
Vi 4599
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A linhagem Vi-4899 foi recomendada para
lançamento como variedade BRSMG Pioneiropelo consórcio formado pela Embrapa/UFV/UFLA
e Epamig
1 VI-4899 2458 19.0 23.8 57.12 VI-4599 2391 14.3 38.1 47.63 VI-0699 2334 14.3 57.1 28.6
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Linhagens de feijão piramidadas com genes de
resistência a doenças
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0,001,230,601,160,38ON 25-99
1,230,001,071,630,85TO 41-5-6-24
0,601,070,001,000,22AND 7-2-9-7-10
1,161,631,000,000,78AB 74-1-18
18,8019,17ON
13,5214,37TO
33,5533,77AND 277
9,5910,36AB136
ON 25-99
TO 41-5-6-24
AND 7-2-9-7-10
AB 741-18RUDÁ
Distâncias genéticas(Linhagens com genes individuais)
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Reação a Uromyces appendiculatus
(Ferrugem)
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Reação de resistência à ferrugem
1111111111R 127-4-13
1111111111R 97-13-6
1111111111R 97-13-5
1111111111R 127-10-14
6666666666AND 7-2-9-7-10
6666666666AB 74-1-18
6666666666TO 41-5-6-24
1111111111ON 25-99
6666666666AND 277
6666666666AB 136
6666666666TO
1111111111Ouro Negro
6666666666Rudá
32475046455952584954
Genótipos
Raças de Uromyces appendiculatus
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Reação a Colletotrichum lindemuthianum
(Antracnose)
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111111111111111111111R 127-4-13
111111111111111111111R 97-13-6
111111111111111111111R 97-13-5
111111111111111111111R 127-10-14
999999999999999999919AND 7-2-9-7-10
991111111111111111111AB 74-1-18
911111111111111111111TO 41-5-6-24
911111111111111199119ON 25-99
111111111111111111119AND 277
991111111111111111111AB 136
911111111111111111111TO
911111111111111188119Ouro Negro
999999999999999991919Rudá
2047
1033
453
449
343
339
119
117
97
89
87
83
81
75
73
67
65
64
55
23
7
Genótipos
Raças de Colletotrichum lindemuthianum
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Reação a Phaeoisariopsis griseola
(Mancha angular)
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Reação de resistência à mancha-angular
9111161R 127-4-13
9111161R 97-13-6
9111161R 97-13-5
9111161R 127-10-14
9111171AND 7-2-9-7-10
9999999AB 74-1-18
9999998TO 41-5-6-24
9999598ON 25-99
6111111AND 277
9919999AB 136
9911199TO
3111414Ouro Negro
9999898Rudá
63-5563-3563-3163-2363-1931-3931-17Genótipos
Raças de Phaeoisariopsis griseola
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Produtividade das linhagens desenvolvidas
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*Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade
14,07CV(%)
2.647,36Média
ab2.621,67Aporé
b2.546,00Pérola
ab2.925,39Ouro Negro
ab2.638,08Rudá
c1.581,54AN-7-2-9-7-10
a3.422,26AB-74-1-18
ab2.933,13TO-41-5-6-24
b2.510,84ON-25-99
Kg/ha*Cultivar
Linhagens com genes individuais
9,53CV(%)
1.976,13Média
a2.084,38R-127-4-13
a2.150,30R-97-13-6
a2.064,28R-97-13-5
a2.064,26R-127-10-14
Kg/ha*Cultivar
a1.631,43Rudá
a1.914,91Pérola
a1.923.30Talismã
Linhagens com genes piramidados
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Pirâmide de genes de resistência
Co-10 e Ur-ON (Ouro Negro)
Pgh-1 (AND 277)
Co-6 (AB 136)
Co-4 (TO)
Background: Rudá
Fonte: Ragagnin, 2004
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Pirâmide de genes de resistência
Background: Diamante Negro
Fonte: Costa, 2004
Geração: RC3F4
Resistência ao crestamento Resistência ao crestamento bacteriano e ao mosaico comumbacteriano e ao mosaico comum
Co-10 e Ur-ON (Ouro Negro)
Pgh-1 (AND 277)
Co-6 (AB 136)
Co-4 (TO)
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Pirâmide de genes de resistência
Co-10 e Ur-ON (Ouro Negro)
Pgh-1 (AND 277)
Co-6 (AB 136)
Co-4 (TO)
Background: Pérola
Fonte: Ragagnin, 2004
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Pirâmide de genes de resistência
Co-10 e Ur-ON (Ouro Negro)
Pgh-1 (AND 277)
Co-6 (AB 136)
Co-42 e Co-5
(G2333)
Background: Rudá
Fonte: Arruda, 2005
CoCo--4422 éé o alelo mais efetivo entre o alelo mais efetivo entre os jos jáá caracterizados, sendo o caracterizados, sendo o úúnico nico capaz de conferir resistência capaz de conferir resistência àà raraçça a 2047 de 2047 de C. lindemuthianum.C. lindemuthianum.
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� Caracterização fenotípica e molecular de linhagens submetidas ao VCU e de cultivares recomendados para o plantio em diferentes regiões brasileiras.
� Ampliar os genes de resistência à ferrugem nos backgrounds
genéticos “carioca” e “preto”;
� Ampliar os genes de resistência à mancha angular nos backgrounds genéticos “carioca” e “preto”;
� Piramidar genes de resistência à ferrugem, antracnose e mancha angular no background genético “vermelho”;
� Introduzir genes de resistência a outras doenças de importância econômica (fusariose, bacterioses, mosaicos);
� Desenvolvimento de marcadores moleculares microssatélites para o feijoeiro;
� Mapeamento visando a identificação de QTLs;
Trabalhos em andamento e novas metas
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Pessoal Envolvido
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![Page 53: Marcadores moleculares no melhoramento de plantasarquivo.ufv.br/dbg/genmelhor/Index_apresenta%E7%E3o%20pdf/Mesa%20... · marcadores moleculares. R S Plantas F3 Co-42 Co-42 ON Phg1](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040811/5e52be75a9aeb1472a681253/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: Marcadores moleculares no melhoramento de plantasarquivo.ufv.br/dbg/genmelhor/Index_apresenta%E7%E3o%20pdf/Mesa%20... · marcadores moleculares. R S Plantas F3 Co-42 Co-42 ON Phg1](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040811/5e52be75a9aeb1472a681253/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: Marcadores moleculares no melhoramento de plantasarquivo.ufv.br/dbg/genmelhor/Index_apresenta%E7%E3o%20pdf/Mesa%20... · marcadores moleculares. R S Plantas F3 Co-42 Co-42 ON Phg1](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040811/5e52be75a9aeb1472a681253/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: Marcadores moleculares no melhoramento de plantasarquivo.ufv.br/dbg/genmelhor/Index_apresenta%E7%E3o%20pdf/Mesa%20... · marcadores moleculares. R S Plantas F3 Co-42 Co-42 ON Phg1](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040811/5e52be75a9aeb1472a681253/html5/thumbnails/56.jpg)
![Page 57: Marcadores moleculares no melhoramento de plantasarquivo.ufv.br/dbg/genmelhor/Index_apresenta%E7%E3o%20pdf/Mesa%20... · marcadores moleculares. R S Plantas F3 Co-42 Co-42 ON Phg1](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040811/5e52be75a9aeb1472a681253/html5/thumbnails/57.jpg)
Slide Maurilio
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