Caracterização genética e molecular de fatores associados a resposta à vernalização para o florescimento em aveia

Abstract

O florescimento é um fator decisivo à adaptação da aveia em ambientes subtropicais. A iniciação floral em alguns genótipos cultivados no Sul do Brasil é dependente de baixas temperaturas, um processo denominado vernalização. Os objetivos deste trabalho foram determinar o número de genes que controlam o caráter resposta à vernalização em aveia, clonar e caracterizar genes associados à vernalização com base na ortologia com outras espécies de gramíneas e identificar marcadores moleculares ligados a estes genes em aveia. O número de genes controlando o caráter resposta à vernalização foi estimado em linhagens recombinantes derivadas dos cruzamentos UFRGS 8 x UFRGS 930605 e UFRGS 881971 e Pc68/5*Starter. A resposta à vernalização nas populações avaliadas foi controlada por dois genes dominantes maiores, onde genótipos insensíveis à vernalização carregam os alelos AABB, AAbb e aaBB, enquanto que genótipos sensíveis à vernalização carregam os alelos aabb. Vinte e dois pares de primers ancorados em regiões codificantes conservadas dos genes VRN1, VRN2 e VRN3 de trigo, cevada e azevém foram utilizados para amplificar e clonar sequências de aveia. Sequências clonadas correspondendo aos genes alvo foram recuperadas para ambos VRN1 e VRN3. Outras sequências apresentaram similaridade à uma proteína com motivo zinc-finger e domínio CCT, os quais são componentes do gene VRN2 em trigo e cevada. Sequências de aveia também apresentaram elevada similaridade ao gene Hd3a, o qual está envolvido no florescimento em arroz e é ortólogo aos genes VRN3 de trigo e cevada e ao gene FT de Arabidopsis thaliana. O gene VRN3 foi mapeado em três populações de aveia: UFRGS 8 x UFRGS 930605, UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter e Kanota x Ogle. Nas três populações, o gene VRN3 foi mapeado em regiões cromossômicas colineares correspondendo ao grupo de ligação 6 de K x O. Marcadores moleculares DArT ligados a QTLs que afetam a resposta à vernalização em aveia foram detectados através do mapeamento por intervalo simples. Um QTL associado com a resposta à vernalização foi detectado na população UFRGS 8 x UFRGS 930605, o qual explicou 20% da variação fenotípica observada entre as linhagens recombinantes.

Flowering time is a decisive factor in the adaptation of oat to sub-tropical environments. Varieties grown in southern Brazil show response to low temperaturedependant floral initiation, a process called vernalization. The objectives of this study were to determine the number of genes controlling the response to vernalization in oats, to clone and characterize genes associated with vernalization based on orthology with other grass species, and to identify molecular markers linked to those genes in oats. The number of genes controlling the response to vernalization was estimated in recombinant inbred lines from the crosses UFRGS 8 x UFRGS 930605 and UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter. Response to vernalization in the evaluated populations was controlled by two dominant major genes with the vernalizationinsensitive genotypes carrying AABB, AAbb, and aaBB alleles, whereas the vernalization-responsive ones carrying aabb alleles. Twenty-two primer pairs anchored in conserved coding regions of VRN1, VRN2, and VRN3 genes from wheat, barley, and lolium were used to amplify and clone oat sequences. Cloned sequences corresponding to the targeted genes were recovered for both VRN1 and VRN3. Other sequences showed similarity to a protein with a zinc-finger motif and a CCT domain, which are components of VRN2 in wheat and barley. Oat sequences also showed high similarity to the Hd3a gene, which is involved with flowering time in rice, and is an orthologue of the wheat and barley VRN3 gene and the Arabidopsis thaliana FT gene. The VRN3 gene was mapped in three oat populations: UFRGS 8 x UFRGS 930605, UFRGS 881971 x Pc68/5*Starter and Kanota x Ogle. In all three populations, VRN3 fell within colinear regions corresponding to KxO linkage group 6. DArT markers linked to QTLs for response to vernalization in oats were detected by simple interval mapping. One quantitative trait locus (QTL) associated to vernalization response was identified in the UFRGS 8 x UFRGS 930605 population, which explained 20% of the phenotypic variation observed among the recombinant inbred lines.