Estratégias genético-moleculares visando à detecção do patógeno e à identificação de análogos de genes de resistência associados com a mancha branca do milho
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Maria Bernadete Lovato
Luciano Viana Cota
Isabel Regina Prazeres de Souza
Eveline Teixeira Caixeta
Luciano Viana Cota
Isabel Regina Prazeres de Souza
Eveline Teixeira Caixeta
Resumo
O milho é um dos cereais de maior importância econômica no mundo, sendo amplamente utilizado na alimentação humana e animal e, recentemente, na produção de biocombustível. Apesar do Brasil ocupar a terceira posição no cenário mundial de produção de milho, essa cultura está sujeita a ocorrência de várias doenças, como a mancha branca que tem causado perdas significativas na produção e na qualidade dos gros. Apesar da importância dessa doença, existe uma carência de informações sobre o patógeno, que tem sido reportado como a bactéria Pantoea ananatis, e sobre regiões genômicas associadas com a resistência à mancha branca em milho. Assim,os principais objetivos do presente trabalho foram: (i) desenvolver um teste diagnóstico para identificação do patógeno; (li) avaliar a diversidade genética da bactéria P. ananatis; (iii) mapear QTLS de resistência à mancha branca em milho tropical e (iv) identificar análogos de genes de resistência (RGAS) co-localizados com QTLS de resistência à doença. Uma metodologia rápida, de baixo custo e seletiva baseada em PCR foi implementada para detecção de P. ananatis. Foi verificada uma elevada variabilidade genética entre 18 isolados do gênero Pantoea presentes nas folhas de milho, sorgo e capim-coIchão com sintomas da doença que deve ser considerada em programas de melhoramento genético de milho visando a geração de cultivares resistentes. Entretanto, isolados de P. ananatis de milho, sorgo e capim-colchão foram reunidos em um mesmo grupo, reforçando a existência de possíveis hospedeiros alternativos do patógeno. Adicionalmente, foram mapeados em milho oito QTLS nos cromossomos 1, 2, 3, 4 e 8, explicando, aproximadamente, 90% da variância genotípica da resistência à mancha branca em dois ambientes, Sete Lagoas e Uberlândia. Uma busca por meio de ferramentas de bioinformática utilizando 93 genes de resistência de plantas permitiu a identificação de 939 RGAS no genoma do milho, dos quais 123 foram co-localizados in silico com os QTLS de resistência a mancha branca. Dentre estes, os genes candidatos Pto20, Pto99 e Xa26.151.4 foram geneticamente co-localizados com QTLS nos cromossomos 4 e 8, apresentando um padrão de super-expressão na linhagem resistente. Assim, os resultados gerados neste trabalho terão uma contribuição fundamental para o delineamento de estratégias de controle epidemiológico e genético da mancha branca em milho.
Abstract
Maize is one of the most economically important cereals in the world, extensively used for food and feed, and recently, for biofuel production. Although Brazil occupies the third position on world maize production, this crop is subject to various diseases, such as white spot that has caused significant losses in production and grain quality. Despite the importance of this disease, there is a lack of information about the pathogen, which has been reported as the bacterium Pantoea ananatis, and genomicregions associated with maize white spot resistance. Thus, the main objectives of this study were: (i) to develop a diagnostic test for pathogen identification, (ii) to evaluate the genetic diversity of P. ananatis isolates, (iii) to map resistance QTL associated with white spot disease in tropical maize and (iv) to identify resistance gene analogs (RGAs) colocalized with maize white spot resistance QTL. A rapid, inexpensive and selectivediagnostic test PCR-based was implemented to detect P. ananatis. It was verified a high genetic variability among 18 isolates of the genus Pantoea from maize, sorghum, and crabgrass leaves with symptoms of the disease that should be considered in breeding programs aiming at generating resistant maize cultivars. Besides, P. ananatis from maize, sorghum and crabgrass were clustered in a single group, reinforcing theexistence of possible alternative hosts of the pathogen. Additionally, eight QTL were mapped on chromosomes 1, 2, 3, 4 and 8, accounting for approximately 90% of the genetic variance of maize white spot resistance in two environments, Sete Lagoas and Uberlândia. Data mining with 93 plant resistance genes allowed the identification of 939 RGAs in the maize genome, of which 123 were colocalized in silico with white spotresistance QTL. Among these candidate genes, Pto20, Pto99 and Xa26. 151.4 were genetically colocalized with QTL on chromosomes 4 and 8, showing an over expression pattern in the resistant line. Thus, the results generated in this study will have a fundamental contribution to design epidemiologic and genetic control strategies for maize white spot management.
Assunto
Mancha branca do milho, Genética, Pantoea ananatis, Diversidade genética, Milho Genética
Palavras-chave
Análogos de genes de resistência, Detecção molecular, Doença mancha branca, Mapeamento de QTLS, Pantoea ananatis, Diversidade genética, Zea mays L