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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Diane Simon Rozzetto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2019
Orientador
Banca examinadora
Pinheiro, Jose Baldin (Presidente)
Chiorato, Alisson Fernando
Dequigiovanni, Gabriel
Piotto, Fernando Angelo
Título em português
Diversidade genética e associação genômica ampla em banco de germoplasma de arroz (Oryza sativa)
Palavras-chave em português
Oryza sativa
Análise de associação
Banco de germoplasma
Mapeamento associativo
Marcadores SNP
Resumo em português
O Departamento de Genética da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ/USP possui um banco de germoplasma de arroz com aproximadamente 460 acessos, oriundos de diferentes instituições de pesquisa do Brasil e do mundo. Desses, cerca de 190 acessos pertenciam ao Japão, 142 são de origem Filipina e os demais são variedades crioulas e cultivares brasileiras. Tais acessos estão passando por uma extensa pesquisa científica afim de obter informações a respeito de sua origem, diversidade e estruturação genética. Este trabalho teve como objetivo estudar a diversidade genética e fazer uma análise de associação genômica ampla (GWAS) de características diversas dos acessos, a fim de conhecer a diversidade e estrutura genética dos mesmos e as regiões genômicas responsáveis pelo controle de características que poderiam ser utilizadas em programas de melhoramento. A genotipagem foi realizada utilizando marcadores SNPs (Single Nucleotide Polimorfism) gerados por meio da tecnologia DArTseq (Diversity Arrays Sequence) de genotipagem por sequenciamento (GBS). A Diversidade genética da população foi analisada por meio do pacote "hierfstat", implementado no Software R, onde foram utilizados 269 acessos (os acessos de origem Filipina e Brasileira). Para as análises de associação foram utilizados os 142 acessos filipinos. A instalação dos experimentos de caracterização fenotípica foi realizada em áreas de cultivo de sequeiro, na área experimental do Departamento de Genética da ESALQ/USP em dois anos agrícolas. O delineamento experimental foi de blocos aumentados, sendo realizados os tratos culturais recomendados para a cultura. Os acessos foram caracterizados de acordo com descritores indicados pelo IBPGR - IRRI (Rice Advisory Committee). Os caracteres avaliados foram: Número de dias para a emergência (NDE); Número de dias para o florescimento (NDF); Ciclo total da planta (CTP); Massa de cem sementes (MCS); Produtividade de grãos (PG); Comprimento do colmo (CC); Número de Perfilhos (NP); Comprimento e Largura da folha bandeira (CFB e LFB); Altura de planta na maturidade (APM); Comprimento da Panícula (CP); Comprimento e largura da espigueta (CE e LE); Número de ramificações por panícula (NRP). Os dados coletados foram analisados através do software R (R DEVELOPMENT CORE TEAM, 2018). O Banco de Germoplasma de arroz da ESALQ/USP é uma potencial e importante fonte de acessos que podem ser incorporados aos programas de melhoramento, haja vista, o número de acessos e a diversidade genética existente. Não foram identificadas duplicatas entre os acessos avaliados, sendo assim justificável manter-se todos eles na coleção nuclear do Banco. A Análise Discriminante dos Componentes Principais (DAPC) sugeriu a formação de 5 subgrupos genéticos principais na população de estudo de diversidade genética, já a população estudada para análise de associação pode ser subdividida em 3 grupos em função da análise de componentes principais e foram identificados 33 SNP´s associados a oito caracteres quantitativos avaliados nos acessos. A tecnologia de genotipagem por sequenciamento como a DarT-seq mostrou grande eficiência no estudo de diversidade genética e no estudo de associação genômica ampla nos genótipos de arroz testados.
Título em inglês
Genetic diversity and genome-wide association in rice (Oryza sativa) germplasm bank
Palavras-chave em inglês
Association analysis
Associative mapping
Germplasm bank
Oryza sativa
SNP markers
Resumo em inglês
The Department of Genetics of the "Luiz de Queiroz" College of Agriculture - ESALQ / USP has a rice germplasm bank with approximately 460 accessions, coming from different research institutions in Brazil and the world. Of these, about 190 accessions belonged to Japan, 142 are of Filipino origin and the others are Creole varieties and Brazilian cultivars. Such accesses are undergoing extensive scientific research in order to obtain information regarding their origin, diversity and genetic structuring. The objective of this work was to study genetic diversity and to perform an analysis of broad genomic association (GWAS) of different characteristics of the accessions, in order to know the diversity and genetic structure of the same and to know genomic regions responsible for the control of characteristics that could be used in breeding programs. Genotyping was performed using single nucleotide polymorphisms (SNPs) generated by sequencing genotyping (GBS) DArTseq (Diversity Arrays Sequence) technology. The genetic diversity of the population was analyzed through the "hierfstat" package, implemented in Software R, where 269 accessions (the accesses of Philippine and Brazilian origin) were used. For the analysis of association, the 142 Filipino accessions were used. The establishment of the phenotypic characterization experiments was carried out in rainfed areas, at the experimental farm of the Department of Genetics of ESALQ / USP, in two agricultural years. The experimental design was of increased blocks, being the cultural treatments recommended for the culture. The accesses were characterized according to descriptors indicated by IBPGR - IRRI (Rice Advisory Committee). The evaluated characters were: Number of days for the emergency (NDE); Number of days for flowering (NDF); Total plant cycle (CTP); One hundred seed mass (MCS); Grain yield (PG); Height of high (CC); Number of Profiles (NP); Length and width of the flag leaf (CFB and LFB); Height of plant at maturity (APM); Panicle Length (CP); Length and width of the spikelet (CE and LE); Number of branches per panicle (NRP). The collected data were analyzed through the software R (R DEVELOPMENT CORE TEAM, 2018). The Rice Germplasm Bank of ESALQ / USP is a potential and important source of access that can be incorporated into breeding programs, presence, number of hits and a possible genetic model. No duplicates were used between the accesses evaluated and thus justified. The Principal Components Discriminant Analysis (DAPC) suggested the formation of 5 major genetic subgroups in its genetic study series, already the population studied for analysis of association can be subdivided into 3 groups as a function of the analysis of main components and 33 SNP's associated to eight quantitative traits evaluated in the accessions were identified. Sequencing genotyping technology such as DarT-seq showed great efficiency in the study of genetic diversity and in the study of broad genomic association in the tested rice genotypes.
 
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Data de Publicação
2019-06-05
 
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