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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-14032013-095401
Document
Author
Full name
Gabriel Dequigiovanni
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2013
Supervisor
Committee
Veasey, Elizabeth Ann (President)
Fabri, Eliane Gomes
Pinheiro, José Baldin
Title in Portuguese
Desenvolvimento de locos de microssatélite para a caracterização da diversidade genética de acessos de urucum (Bixa orellana L.)
Keywords in Portuguese
Banco de germoplasma
Diversidade genética
Marcadores microssatélites
Urucum
Abstract in Portuguese
O objetivo do presente projeto foi caracterizar a diversidade genética de 63 acessos de urucum (Bixa orellana), mantidos no Banco de Germoplasma do Instituto Agronômico (IAC), a partir da utilização de marcadores microssatélites. Para tanto foram desenvolvidos locos microssatélites para a espécie por meio de uma biblioteca genômica enriquecida. A partir da biblioteca genômica desenvolvida foram obtidas e sequenciadas um total de 84 colônias. Deste total, foram encontrados microssatélites em 57 colônias, o que representa 67,9% de enriquecimento. Foram identificados 70 microssatélites, sendo que destes, foram desenhados e selecionados um total de 31 iniciadores. Dentre estes, 25 iniciadores apresentaram produtos de amplificação, sendo 15 (60%) monomórficos para o grupo de indivíduos estudados. A caracterização dos acessos presentes no germoplasma de urucum, com os 10 iniciadores polimórficos permitiu identificar 38 alelos polimórficos, variando de 2 a 6 alelos por loco, obtendo-se uma média de 3,8 alelos por loco. Os valores de heterozigosidade esperada (He) variaram de 0,464 a 0,765, com média de 0,572. Por outro lado, a heterosigozidade observada (Ho) variou de 0 a 0,744, com média de 0,362. A partir dos índices de fixação de Wright foi possível inferir a taxa aparente de cruzamento, que neste caso foi de 0,39. Os valores de PIC observados neste estudo variaram de 0,359 a 0,725, com média de 0,497. Os marcadores BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, BorA2 e BorF5_2 demonstraram ser moderadamente informativos enquanto os iniciadores BorB10, BorB12, BorF1 e BorE7 foram considerados marcadores altamente informativos. A análise de agrupamento para os genótipos avaliados apresentou estruturação em dois grandes grupos, um com acessos da região Norte e outro com os acessos da região Sudeste. Os valores das distâncias de Rogers modificada estimados a partir dos marcadores SSR, variaram de 0 a 0,968, podendo ser identificadas apenas duas duplicatas. O coeficiente de correlação de Pearson (r) entre as distancias genéticas e geográficas obtido com o teste de Mantel foi baixo (r = 0,367), embora significativo (P<0,01). A partir da análise bayesiana realizada pelo software Structure, o conjunto de acessos foi dividido em dois grupos, que coincidiram com os grupos obtidos na análise de agrupamento, demonstrando a consistência dos dados obtidos. Foi possível identificar que o grupo de acessos do Grupo 2 (região Norte) apresenta índices de diversidade superiores ao Grupo 1 (região Sudeste). Os valores médios obtidos de FST (0,183) e GST' (0,194) indicam a existência de estruturação na amostra total e corrobora os resultados obtidos pela análise de agrupamento, e também com os dados obtidos pela análise de estruturação com o software Structure. Os valores médios de FIT (0,483) e HT' (0.632) demonstraram a elevada diversidade genética no conjunto de acessos estudado. O fato de que os valores de FIS e GIS sejam maiores do que os valores de FST e GST para praticamente todos os locos, indicam a existência de maior diversidade dentro de cada grupo de acessos do que entre os grupos. A manutenção do banco ativo de germoplasma de urucum possibilita a preservação do patrimônio genético e pode fornecer matéria prima para as atividades de melhoramento e fomento da cadeia produtiva da cultura.
Title in English
Development of microsatellite loci to characterize the genetic diversity of annatto (Bixa orellana L.) accessions
Keywords in English
Annatto
Genetic diversity
Germplasm bank
Microsatellite markers
Abstract in English
The aim of this project was to characterize the genetic diversity of 63 accessions of annatto (Bixa orellana), maintained at the Germplasm Bank of the Agronomic Institute (IAC), using microsatellite markers. For that purpose, microsatellite loci have been developed for this species through an enriched DNA genomic library. From the genomic library developed a total of 84 colonies were obtained and sequenced. Microsatellites were found in 57 colonies, representing 67.9% of enrichment. Seventy microsatellites were identified and, from those, a total of 31 primers were selected. Among these, 25 primers showed amplification products and 15 (60%) were monomorphic for the group of accessions studied. The germplasm accessions characterization with the 10 polymorphic primers showed 38 polymorphic alleles, ranging from 2 to 6 alleles per locus, yielding an average of 3.8 alleles per locus. Values of expected heterozygosity (He) ranged from 0.464 to 0.765, averaging 0.572. Moreover, the observed heterozygosity (Ho) ranged from 0 to 0.744, averaging 0.362. From the Wright's fixation index, it was possible to infer the apparent outcrossing rate, which in this case was 0.39. The PIC values observed in this study ranged from 0.359 to 0.725, averaging 0.497. The markers BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, and BorA2 BorF5_2 were shown to be moderately informative, and the primers BorB10, BorB12, BorF1 BorE7 were considered highly informative markers. The cluster analysis for the genotypes showed structuring into two major groups, one with the accessions from the North and another with the accessions from the Southeast. The values of the modified Rogers distances estimated from the SSR markers ranged from 0 to 0.968, and only two duplicates were identified. The Pearson correlation coefficient (r) between genetic and geographic distances obtained with the Mantel test was low (r = 0.367), although significant (P <0.01). From the Bayesian analysis performed by the software Structure, the accessions were divided into two groups, which coincided with the groups obtained from the cluster analysis, demonstrating the consistency of the results obtained. It was possible to identify that the accessions in Group 2 (Northern region) present diversity indexes higher than Group 1 (Southeast). The average values of FST (0.183) and GST' (0.194) indicate the existence of genetic structure in the total sample and confirms the results obtained in the cluster analysis, and also with the data obtained in the structure analysis using the software Structure. The average values of FIT (0.483) and HT' (0.632) demonstrated the high genetic diversity among the accessions studied. The fact that the FIS and GIS values are higher than the values of FST and GST for almost all loci indicates that diversity is higher within each group than between groups of accessions. Maintaining the annatto germplasm bank enables the preservation of genetic resources and can provide material for breeding activities and improvements in the crop production chain.
 
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Publishing Date
2013-03-26
 
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