Herança genética e mapeamento molecular do caráter nuda em aveia hexaplóide

Abstract

A aveia nuda apresenta a formação de grãos com lema pouco lignificada. Esta característica facilita a separação dos grãos da lema e da pálea durante o processo de trilha. Embora, estudos sobre o caráter nuda iniciaram aproximadamente um século atrás, o controle genético deste caráter ainda não é totalmente compreendido em aveia. Os objetivos deste estudo foram avaliar o caráter nuda em duas populações de linhagens de aveia, determinar o número de genes e mapear regiões genômicas associadas a este caráter. Linhagens obtidas dos cruzamentos simples ‘UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1’ e ‘URS Taura x UFRGS 017004-2’, foram avaliadas nas gerações F5:6 e F5:7. Os genitores de cada população são contrastantes para a formação de grãos com casca e sem casca. Com base nos resultados fenotípicos observados, as linhagens foram classificadas em nuda, parcialmente nuda, parcialmente casca e casca. As hipóteses genéticas de quatro e cinco genes controlando o caráter foram testadas. A análise de QTL foi realizada através do mapeamento por intervalo simples, utilizando os dados fenotípicos e o mapa genético de ligação desenvolvido para cada população. Nas duas populações e gerações avaliadas, um grande número de linhagens apresentou expressividade variável, sendo que o maior percentual de grãos sem casca foi observado no terço superior da panícula. Com base no modelo genético proposto, o caráter nuda deve ser controlado por um gene principal N1 com atuação de genes modificadores, os quais desempenham um papel importante no grau de lignificação da lema. A análise de QTL detectou uma única região genômica com grande efeito sobre o caráter nuda nas populações de mapeamento. O marcador ‘GMI_ES14_c19259_657’ apresentou efeito significativo nas duas populações e gerações de autofecundação avaliadas. Estudos complementares serão necessários para confirmar a associação deste marcador com o caráter nuda em diferentes germoplasmas e investigar o potencial de uso deste marcador no melhoramento genético de aveia nuda.

Naked oat presents the formation of grains with a less lignified lemma. This feature allows the grain to be easily separated from palea and lemma during the thresh process. However, studies regarding the formation of naked grains began approximately a century ago; genetic control of this characteristic is not yet fully understood in oats. The objectives of this study were to evaluate the naked trait in two populations of oat lines, to determine the number of genes and to map genomic regions associated with this trait. Lines obtained from the simple crosses ‘UFRGS 01B7114-1-3 x UFRGS 006013-1’ and ‘URS Taura x UFRGS 017004-2’ were evaluated at the F5:6 and F5:7 generations. Parents of each population show the contrasting phenotypes hulled and naked grains. Based on the phenotypic data observed in this study, oat lines were classed as naked, partially naked, partially hulled and hulled. The genetic hypothesis of four and five genes controlling the trait were tested. QTL analysis was performed through simple interval mapping, using the phenotypic data and the genetic linkage map developed for each population. In both populations and generations, a great number of lines exhibited variable expressivity, with the highest percentage of naked grains observed in the upper third of the panicle. Based on the proposed genetic models, the formation of naked grains must be controlled by a principal or major gene (N1) acting with modifier genes, which plays an important role in the degree of lemma lignification. QTL analysis detected a unique genomic region with high association with the naked trait in the mapping populations. The SNP marker ‘GMI_ES14_c19259_657’ presented a significant effect in both populations and generations analyzed. Further studies are needed in order to confirm the association of this marker with the formation of naked grains in different germplasm and to investigate the potential of use this marker in breeding naked oat varieties.