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Associação genômica ampla e principais genes de maturidade em soja

Soybean (Glycine max) is a sensitive species to the photoperiod and a legume of great interest worldwide. The flowering time and maturity are important factors that control the productivity of the crop and its latitudinal adaptation. Understanding the molecular mechanism that regulate the flowering...

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Autor principal:	Bozi, Antonio Henrique
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Soja Soja - Melhoramento genético Grãos - Rendimento Genes Soja - Cultivo Produtividade agrícola Soybean Soybean - Breeding Grain - Yields Soybean - Planting Agricultural productivity CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA Agronomia
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25839
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spelling	riut-1-258392021-08-27T06:05:41Z Associação genômica ampla e principais genes de maturidade em soja Genome wide association studies and major genes of maturity in soybean Bozi, Antonio Henrique Benin, Giovani https://orcid.org/0000-0002-7354-5568 http://lattes.cnpq.br/8634180310157308 Beche, Eduardo https://orcid.org/0000-0003-2318-3615 http://lattes.cnpq.br/7034958251695444 Benin, Giovani https://orcid.org/0000-0002-7354-5568 http://lattes.cnpq.br/8634180310157308 Brito Junior, Salvador Lima https://orcid.org/0000-0001-5206-651X http://lattes.cnpq.br/4171503619020575 Soja Soja - Melhoramento genético Grãos - Rendimento Genes Soja - Cultivo Produtividade agrícola Soybean Soybean - Breeding Grain - Yields Genes Soybean - Planting Agricultural productivity CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA Agronomia Soybean (Glycine max) is a sensitive species to the photoperiod and a legume of great interest worldwide. The flowering time and maturity are important factors that control the productivity of the crop and its latitudinal adaptation. Understanding the molecular mechanism that regulate the flowering time and maturity is necessary in order, to improve adaptability and productivity. Although four genes have been used in early maturity breeding programs, new genes and QTLs that determine maturity are continually being identified, suggesting that unknown loci exist and that govern such characteristics of interest. Thus, the objective of the present study was to identify new genomic regions (QTLs) and SNP markers associated with groups of relative maturity and to identify response genes to the soybean photoperiod/ floral induction in strains via genome wide association. A total of 5428 soybean strains from the GDM Seeds genetic improvement program, were evaluated in three countries (Argentina, United States and Brazil) regarding the maturity group (MG). Subsequently, the strains were genotyped using SNP molecular markers, using genotyping technology based on specific allele competition (KASP- Kompetitive Allele Specific PCR). In total 2669 polymorphic SNP marker were used to analyze the structure of populations and carry out the genome wide association studies (GWAS). The results of the GWAS analysis revealed a total of 29 significant SNPs (p<0,001) associated with the different maturity groups, which were distributed in 13 chromosomes, including chromosomes 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 17, 18, 19 e 20. Nine SNPs were new loci and 20 SNPs were located within or 1.5Mb close to know QTLs. Four candidate genes (Glyma.03g169700, Glyma19g.13800, Glyma.06g216400 e Glyma.06g207800) were associated with groups of early maturation, being represented by significant markers until MGs 5.0. Another six genes (Glyma.06g204100, Glyma.06g057900, Glyma.12g089100, Glyma.12g103800, Glyma.12g073900 e Glyma.08g236300) were candidate, as they were associated with later maturity groups, being significant in MGs above 5.0. Candidate genes, including enzymes and transcription factors, are directly and directly related to the character being analyzed. The loci and markers associated with maturity groups, identified in this study can be used for the genetic improvement of soybean, through marker-assisted selection (MAS), providing genotypes with desirable maturation groups in a more agile and precise manner. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A soja (Glycine max) é uma espécie sensível ao fotoperíodo e uma leguminosa de grande interesse mundial. O período de floração e maturidade são fatores importantes que controlam a produtividade da cultura e a sua adaptação latitudinal. Entender os mecanismos moleculares que regulam o período de floração e maturidade, se torna necessário a fim de, melhorar a adaptabilidade e produtividade da soja. Embora quatro genes tenham sido utilizados em programas de melhoramento de maturidade precoce, novos genes e QTLs que determinam a maturidade estão continuamente sendo identificados, sugerindo que existem loci desconhecidos e que governam tais características de interesse. Dessa forma, o objetivo do presente estudo foi identificar novas regiões genômicas (QTLs) e marcadores SNP associados a grupos de maturação relativa e identificar genes de resposta ao fotoperíodo/indução floral da soja em linhagens, via analise de associação genômica ampla. Um total de 5428 linhagens de soja, oriundas do programa de melhoramento genético da GDM Seeds, foram avaliadas em três países (Argentina, Estados Unidos e Brasil) quanto ao grupo de maturidade (GM). Posteriormente, as linhagens foram genotipadas, utilizando marcadores moleculares SNPs, através da tecnologia de genotipagem baseada na competição alelo específica (KASP – Kompetitive Allele Specific PCR). Um total 2669 marcadores SNP polimórficos foram utilizados para analisar a estrutura das populações e realizar o estudo de associação genômica ampla (GWAS). Os resultados da análise GWAS revelaram um total de 29 SNPs significativos (p<0,001) associados aos diferentes grupos de maturação, distribuídos em 13 cromossomos, incluindo os cromossomos 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 17, 18, 19 e 20. Nove SNPs foram identificados como novos loci e 20 SNPs foram localizados 1,5Mb próximos de QTLs conhecidos. Quatro genes candidatos (Glyma.03g169700, Glyma19g.13800, Glyma.06g216400 e Glyma.06g207800) foram associados a grupos de maturação precoce, sendo identificado marcadores significativos até GMs 5.0. Outros seis genes (Glyma.06g204100, Glyma.06g057900, Glyma.12g089100, Glyma.12g103800, Glyma.12g073900 e Glyma.08g236300) foram candidatos, por estarem associados a grupos de maturação mais tardios, sendo significativos em GMs acima de 5.0. Os genes candidatos, dentre eles enzimas e fatores de transcrição, encontram-se relacionados direta ou indiretamente com o caractere analisado. Os loci e marcadores associados a grupos de maturação, identificados neste estudo, podem ser usados para o melhoramento genético da soja, por meio da seleção assistida por marcadores (SAM), propiciando a seleção de genótipos adaptados e com previsibilidade de comportamento a diferentes regiões Edafoclimáticas de cultivos, de forma ágil e precisa. 2021-08-26T16:39:30Z 2021-08-26T16:39:30Z 2021-03-23 masterThesis BOZI, Antonio Henrique. Associação genômica ampla e principais genes de maturidade em soja. 2021. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25839 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Agronomia UTFPR
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description	Soybean (Glycine max) is a sensitive species to the photoperiod and a legume of great interest worldwide. The flowering time and maturity are important factors that control the productivity of the crop and its latitudinal adaptation. Understanding the molecular mechanism that regulate the flowering time and maturity is necessary in order, to improve adaptability and productivity. Although four genes have been used in early maturity breeding programs, new genes and QTLs that determine maturity are continually being identified, suggesting that unknown loci exist and that govern such characteristics of interest. Thus, the objective of the present study was to identify new genomic regions (QTLs) and SNP markers associated with groups of relative maturity and to identify response genes to the soybean photoperiod/ floral induction in strains via genome wide association. A total of 5428 soybean strains from the GDM Seeds genetic improvement program, were evaluated in three countries (Argentina, United States and Brazil) regarding the maturity group (MG). Subsequently, the strains were genotyped using SNP molecular markers, using genotyping technology based on specific allele competition (KASP- Kompetitive Allele Specific PCR). In total 2669 polymorphic SNP marker were used to analyze the structure of populations and carry out the genome wide association studies (GWAS). The results of the GWAS analysis revealed a total of 29 significant SNPs (p<0,001) associated with the different maturity groups, which were distributed in 13 chromosomes, including chromosomes 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 17, 18, 19 e 20. Nine SNPs were new loci and 20 SNPs were located within or 1.5Mb close to know QTLs. Four candidate genes (Glyma.03g169700, Glyma19g.13800, Glyma.06g216400 e Glyma.06g207800) were associated with groups of early maturation, being represented by significant markers until MGs 5.0. Another six genes (Glyma.06g204100, Glyma.06g057900, Glyma.12g089100, Glyma.12g103800, Glyma.12g073900 e Glyma.08g236300) were candidate, as they were associated with later maturity groups, being significant in MGs above 5.0. Candidate genes, including enzymes and transcription factors, are directly and directly related to the character being analyzed. The loci and markers associated with maturity groups, identified in this study can be used for the genetic improvement of soybean, through marker-assisted selection (MAS), providing genotypes with desirable maturation groups in a more agile and precise manner.
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Associação genômica ampla e principais genes de maturidade em soja

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