caracterização molecular de genótipos de feijão

CARACTERIZAÇÃO MOLECULAR DE GENÓTIPOS DE FEIJÃO COMUM
CULTIVADOS NAS REGIÕES SUL E SUDESTE DO BRASIL.
Franciele Barros de Souza1, Pablo Diego Silva Cabral 1, Diogo Souza Alves1, Yaska
Janaína Bastos Soares2, Sebastião Martins Filho3, Olavo dos Santos Pereira Júnior1,
Frederico de Pina Matta1, Fábio Demolinari de Miranda1, Taís Cristina Bastos
Soares1
1
Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Agrárias, UFES. Alto Universitário, s/nº Alegre,
ES – 29.500-000, [email protected]
2
Universidade Estadual do Norte Fluminense /Doutoranda em Produção Vegetal, Campos do Goytacazes,
R.J., [email protected]
3
Universidade Federal de Viçosa, Departamento de Estatística, Viçosa, MG - 36571-000
Resumo- O feijão é um alimento de grande importância na dieta do brasileiro, além de um produto agrícola
de relevância econômica e social. No estado do Espírito Santo é o terceiro produto agrícola de importância
econômica, e aumento da produtividade pode ocorrer caso sejam utilizadas sementes melhoradas e
selecionadas para cada região. O uso de marcadores moleculares de DNA, como RAPD (Random Amplified
Polymorphic DNA) são muito utilizados para a análise de diversidade genética em feijão. Neste trabalho
foram analisadas 19 variedades da EMBRAPA, 23 genótipos locais, e mais dez cultivares comerciais de
feijão. As amostras foram submetidas a análises de divergência genética, sendo que o genótipo E 17
apresentou grande similaridade genética com a cultivar MINUANO, o que ocorreu também entre o genótipo
FORT 26 e a cultivar SERRANO, indicando que esses genótipos (E 17 e FORT 26) possam ser promissores
para o cultivo na região sul do Espírito Santo.
Palavras-chave: Feijão, marcadores moleculares, diversidade genética, RAPD.
Área do Conhecimento: Agronomia/Fitotecnia/Melhoramento Vegetal
Apoio financeiro: FAPES, UFES, Petrobrás
Introdução
As leguminosas são uma das mais importantes
fontes de abastecimento alimentar do mundo.
Além da grande importância do feijão na dieta do
brasileiro, ele é um produto agrícola de relevância
econômica e social, por ser cultivado tanto por
agricultores de subsistência como por produtores
que utilizam alta tecnologia em todas as etapas do
processo de produção (COSTA, 2004).
No estado do Espírito Santo o feijão é o
terceiro
produto
agrícola
de
importância
econômica,
ocupando
uma
área
de
aproximadamente 24,4 mil hectares com a
produção de 19,1 mil toneladas, e produtividade
de 783 Kg/hectare na safra de 2006/2007
(CONAB, 2007). O aumento da produtividade
pode ocorrer caso sejam utilizadas sementes
melhoradas e selecionadas para cada região,
assim como espaçamento e densidade de plantios
adequados.
A caracterização genética, mediante o uso de
marcadores moleculares de DNA, poderá oferecer
algumas informações mais estáveis que o caráter
fenotípico. Assim, marcadores moleculares têm
sido utilizados no estabelecimento de filogenia,
determinação de similaridade genética, estudos
evolucionários,
mapeamento
de
genes,
piramidação de genes, dentre outras análises. Os
marcadores moleculares mais utilizados para a
análise de diversidade genética em feijão são os
RAPDs (Random Amplified Polimorphic DNA)
(MÉTAIS et al., 2000).
As informações geradas com o uso dos
marcadores RAPD serão usadas para seleção de
genótipos mais adaptados à região sul do estado
do Espírito Santo, e posteriormente, estes
genótipos serão fornecidos aos pequenos
agricultores da região.
Metodologia
Neste experimento foram utilizados 19
variedades de feijão (EMBRAPA – Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária), 23
genótipos locais de feijoeiro pertencentes à
comunidade da Fortaleza no município de MuquiES, e mais dez cultivares comerciais: Pérola,
Carioca, Serrano, IAPAR 81, Monte Alegre, Ouro
Negro, Fortuna, IAPAR 31, Minuano, IAPAR 44
(Tabela 1). Esses genótipos foram plantados em
copos plásticos contendo substrato comercial e
acondicionados em casa de vegetação até que
estes tivessem as primeiras folhas trifolioladas as
quais foram coletadas para a extração de DNA.
XIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica e
IX Encontro Latino Americano de Pós-Graduação – Universidade do Vale do Paraíba
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Tabela 1- Nomes dos genótipos utilizados no
estudo de diversidade genética.
Pérola
FORT 26
Minuano
FORT 04
IAPAR 81
E 08
FORT 05
Carioca
E 09
FORT 06
Serrano
E 10
FORT 09
FORT 30
E 11
FORT 11
FORT 31
E 12
FORT 12
FORT 32
E 13
FORT 13
FORT 33
E 14
FORT 14
FORT 34
E 15
FORT 16
Monte Alegre
E 16
FORT 17
Ouro Negro
E 17
FORT 19
Fortuna
E 18
FORT 20
E 01
E 19
FORT 21
E 02
IAPAR 44
FORT 22
E 03
E 21
FORT 23
E 04
E 22
FORT 24
IAPAR 31
FORT 25
E 06
Prefixo FORT: genótipos cedidos pela comunidade
Fortaleza, Muqui –ES; Prefixo E: genótipos
cedidos pela EMBRAPA, Os outros são genótipos
comerciais
As folhas de cada planta foram coletadas e
identificadas e posterior realizada a extração de
DNA, feita de acordo com o protocolo de Doyle e
Doyle (1990), com algumas modificações
propostas por Abdelnoor et al. (1995).
Amostras de DNA dos cultivares foram
amplificadas pela técnica de RAPD, de acordo
com Alzate-Marin et al. (2001) utilizando primers
RAPD da “Operon Technologies” (Alameda, CA,
EUA) tomados ao acaso.
O registro de dados moleculares foi feito a
partir das bandas polimórficas detectadas entre os
cultivares. Assim, foi gerada uma matriz de valores
binários, onde a codificação (0) significará
ausência e (1) presença da banda. As estimativas
de dissimilaridade genética (dij) foram feitas de
acordo com o complemento aritmético do
coeficiente de Jaccard (1901).
Os valores de dissimilaridade genética foram
organizados em matrizes, para serem empregadas
na análise de agrupamento pela ligação média
entre grupos (UPGMA). As análises de
divergência genética e de agrupamento foram
realizadas com o auxílio do programa Genes
(CRUZ, 2001).
Resultados
De acordo com o modelo de análise
multivariada foram computadas as medidas de
dissimilaridade com base em variáveis binárias,
essas são expressas pela distância entre pares de
genótipos (dii’).
Os 52 genótipos analisados formaram
agrupados de forma onde exista homogeneidade
dentro do grupo e heterogeneidade entre os
grupos, formando assim o dendrograma,
representado na Figura 1.
O critério de agrupamento adotado pelo
método UPGMA, representado na Figura 1,
estabelece que primeiramente é formado um
grupo de genótipos similares, e as distâncias dos
demais são calculadas em relação aos grupos
formados (CRUZ & CARNEIRO, 2003). Portanto
os genótipos agrupados em um mesmo grupo são
mais similares geneticamente. Assim, podemos
perceber, na figura 1, que há uma diversidade
genética considerável entre os genótipos
analisados.
Discussão
Os genótipos E 08 e E 17, de acordo com o
resultado, foram os mais similares entre si,
entretanto, não apresentaram similares aos
cultivares comerciais, adaptados ao cultivo no sul
do estado do Espírito Santo. Já o MINUANO e o E
17 apresentaram muita semelhança genética (d
MINUANO; E 17= 0,15), dessa forma, o E 17 pode ser
considerado um genótipo promissor para o cultivo
na região sul do Espírito Santo, uma vez que
MINUANO (cultivar comercial do grupo preto,
moderadamente
resistente
a
antracnose,
ferrugem, crescimento bacteriano e resistente ao
mosaico comum), é adaptável em diversas regiões
do Brasil. Assim como os genótipos FORT 26 com
SERRANO,
também
apresentam
muita
semelhança (d FORT 26; SERRANO= 0,2), dessa forma,
o FORT 26 também pode ser considerado um
genótipo promissor para o cultivo na região sul do
Espírito Santo, uma vez que o SERRANO é um
cultivar
comercial
bastante
aceito
pelos
agricultores do estado. O genótipo FORT 22
obteve a maior divergência, em média, em
comparação aos outros, assim esse genótipo deve
ser melhor estudado para uma possível
introgressão em um programa de melhoramento
genético de feijão.
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Figura 1: Dendrograma obtido pelo método UPGMA a partir da medida de dissimilaridade entre os 52
genótipos apresentados na tabela 1.
Ao analisar os genótipos tanto da Comunidade
Fortaleza (locais) quanto os da Embrapa,
percebemos que há uma variabilidade genética
ampla, enquanto que, entre as cultivares
comerciais observou-se uma grande similaridade
genética entre elas, sendo um exemplo as
cultivares IAPAR 81 e CARIOCA (d(Iapar81;carioca)’=
0,19). Isso demonstra haver grande variabilidade
genética nos genótipos em poder dos pequenos
agricultores, enquanto que isso não ocorre entre
as cultivares comerciais de feijão em estudo.
Observou-se ainda que alguns genótipos da
comunidade Fortaleza e da Embrapa possuem
similaridade genética com os comerciais, o que
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pode ser útil para melhoria no cultivo na região sul
do Espírito Santo, uma vez que esses genótipos
podem
ter
as
características
desejáveis
encontradas nas cultivares comerciais.
Conclusão
- ALZATE-MARIN, A.L.; COSTA, M.R.;
SARTORATO, A.; RAVA, C.,; BARROS, E.G. de;
MOREIRA, M.A. Use of markers as a tool to
investigate the presence of disease resistance
genes in common bean cultivars. Crop Breeding
and Applied Biotechnology, v.1, p.125-133, 2001.
De acordo com os resultados obtidos, conclui-se
que os marcadores moleculares do tipo RAPD são
eficientes para caracterização da diversidade
genética de acessos de feijoeiro.
- CONAB–Companhia Nacional de Abastecimento.
4º Levantamento de grãos 2006/2007. 2007.
Disponível em: http://www.conab.gov.br/conabweb
Acesso em: 25 de janeiro de 2007.
Os genótipos da comunidade Fortaleza e
também os da Embrapa apresentaram uma
variabilidade genética significativa, ao contrário do
que aconteceu com as cultivares comerciais em
estudo.
- COSTA, Márcia Regina, M. S., Universidade
Federal de Viçosa, fevereiro de 2004.
Introgressão de genes de resistência à
antracnose, ferrugem e mancha-angular no
cultivar de feijão Diamante Negro. Orientador:
Everaldo Gonçalves de Barros. Conselheiros:
Maurilio Alves Moreira e José Eustáquio de Souza
Carneiro.
As análises de dissimilaridade nos permitiram
selecionar alguns genótipos, tanto da Embrapa
quanto da comunidade de Fortaleza, sendo que os
mais semelhantes aos genótipos comerciais foram
FORT 26 e o E 17, e o mais distante
geneticamente foi o FORT 22.
Portanto, estão sendo realizadas novas análises
moleculares empregando um número maior de
marcadores, para servirem de referência, de forma
a possibilitar uma melhor seleção dos genótipos
resgatados e, posteriormente, serem realizadas
análises morfoagronômicas para otimizar esta
seleção.
Referências
- CRUZ, C.D. GENES – versão Windows. Editora
UFV. Viçosa, MG. 642p. 2001.
- CRUZ, C.D.; CARNEIRO, P.C.S. Modelos
Biométricos aplicados ao Melhoramento Genético.
Viçosa: UFV,v2, p585, 2003.
- DOYLE, J.J.; DOYLE, J.L. Isolation of plant DNA
from fresh tissue. Focus, v.12, p.13-15, 1990.
- JACCARD, P. 1901. Ètude comparative de la
distribution florale dans une portion des Alpes et
des Jura Bull. Society Vaudoise Scientific Nature,
v. 37, p. 547-579.
- ABDELNOOR, R.V.; BARROS, E.G. de;
MOREIRA, M.A. Determination of genetic diversity
within Brazilian soybean germplasm using random
amplified polimorphic DNA techniques and
comparative analysis with pedigree. Revista
Brasileira de Genética, v. 18, p.265-273, 1995.
- MÉTAIS, I.; AUBRY, C.; HAMON, B.;
JALOUZOT, R.; PELTIER, D., 2000. Description
and analysis of genetic diversity between
commercial bean lines (Phaseolus vulgaris L.).
Theoretical and Applied Genetics, v.101, p.1207–
1214.
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