Aspectos genéticos, moleculares e ambientais associados ao florescimento em aveia hexaploide

Abstract

A ocorrência do florescimento em condições favoráveis para a fertilização e o desenvolvimento de sementes é fundamental à adaptação das plantas cultivadas. Os objetivos deste estudo foram avaliar o caráter florescimento em duas populações de linhagens de aveia e seus genitores; clonar, sequenciar e caracterizar sequências candidatas aos genes Elf3 (Early-flowering3) e Vrn3 (Vernalization3) em aveia; analisar a expressão relativa do gene Elf3 em genótipos de aveia contrastantes para o florescimento e mapear regiões genômicas associadas ao florescimento em duas populações de aveia. Os genitores foram avaliados em condições de campo e em ambiente controlado. Linhagens de aveia derivadas dos cruzamentos ‘FL0206B-S-B-S1 × UFRGS 078030-1’ e ‘URS Taura × Leggett’ foram avaliadas na geração F4:5 e na geração F5:6 em duas épocas de semeadura. Pares de primers específicos para os genes Elf3 e Vrn3 foram utilizadas para amplificar e clonar sequências de aveia. A expressão relativa do gene Elf3 foi analisada em genótipos de aveia durante um período de 24 horas e com intervalo de quatro horas entre coletas de tecidos. A identificação de regiões genômicas (QTL) associadas ao florescimento foi realizada por meio do mapeamento por intervalo simples e mapeamento por intervalo composto. Diferentes níveis de sensibilidade à temperatura e ao fotoperíodo foram observados entre os genitores e uma ampla variação no número de dias da emergência ao florescimento foi observada entre as linhagens de ambas populações. Sequências clonadas dos genes Elf3 e Vrn3 demonstraram a existência de variações genéticas entre genótipos e entre sequências de um mesmo genótipo. Alterações no padrão de expressão do gene Elf3 foram detectadas entre genótipos, porém não foram associadas às variações fenotípicas observadas. A partir da análise de QTL’s, 22 marcadores foram associados ao caráter florescimento na população FL0206B-SB-S1 × UFRGS 078030-1 e 10 marcadores na população URS Taura × Leggett. A validação futura destes marcadores e a inclusão dos mesmos em um programa de seleção assistida auxiliará no desenvolvimento de cultivares modernas e superiores de aveia.

The occurrence of flowering in favorable conditions for fertilization and seed development is fundamental to the adaptation of the cultivated plants. The objectives of this study were to evaluate the heading date trait in two populations of oat lines and their parents; to clone, sequence and characterize candidate oat sequences for the Elf3 (Early-flowering3) and Vrn3 (Vernalization3) genes; to analyze the relative expression of the Elf3 gene in contrasting oat genotypes for heading date and to map genomic regions associated with heading date in two oat populations. The parents were evaluated in field and controlled conditions. Oat lines derived from the crosses ‘FL0206B-S-B-S1 × UFRGS 078030-1’ and ‘URS Taura × Leggett’ were evaluated at the F4:5 generation and at the F5:6 generation at two sowing dates. Specific primer pairs of the Elf3 and Vrn3 genes were used to amplify and clone oat sequences. The relative expression of the Elf3 gene was analyzed in oat genotypes over a period of 24 hours and with an interval of four hours between tissue collecting. Genomic regions (QTL) associated with heading date were identified using the simple interval mapping and the composite interval mapping. Different levels of sensitivity to temperature and photoperiod were observed among parents and a wide variation in the number of days from emergence to heading was observed among the lines of both populations. Cloned sequences of the Elf3 and Vrn3 genes demonstrated the presence of genetic variations among genotypes and between sequences of the same genotype. Changes in the expression pattern of the Elf3 gene were detected among the genotypes, but were not associated with the observed phenotypic variations. From the QTL analysis, 22 markers were associated with the heading date trait in the FL0206B-S-B-S1 × UFRGS 078030-1 population and 10 markers in the URS Taura × Leggett population. The future validation of these markers and their inclusion in an assisted selection program will assist in the development of modern and superior oat cultivars.