Análise de associação para características relacionadas a tolerância à seca em feijão comum (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

RESUMO: O estresse causado pela seca afeta diretamente a produção do feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) a nível global. Atualmente, estão disponíveis linhagens que expressam algum nível de tolerância à seca, no entanto, este mecanismo não está compreendido em sua totalidade. Diante disto, procuramos: a) Identificar loci de característica quantitativa ('Quantitative Trait loci -QTL') que condiciona a tolerância à seca utilizando uma população RIL ('Recombinant Inbred Line'); b) realizar um mapeamento por associação utilizando a técnica GBS (genotyping by sequencing) para descobrir novos condicionamentos de QTL tolerância à seca via características climática. Para tanto, foram analisadas 160 linhagens em homozigose do cruzamento IAPAR 81 ? LP97-28, que foram e genotipadas com o BARCBean6K_3 BeadChip e fenotipadas para dez características sob múltiplos estresses (seca intermitente e terminal) durante dois anos agrícolas. Um mapa de ligação genético de 815,9 cM foi gerado usando 773 marcadores SNPs. Dois QTLs de grande expressão que influenciaram peso de 100 grãos foram observados: o primeiro QTL SW8IL explicou uma variância fenotípica de até 21% (R2) para peso de 100 grãos em ambas condições de estresse e foi solidamente expresso a cada ano; o segundo foi encontrado na condição sem estresse (10,5%) e com estresse (20,6%) para ambos os anos de 2014 e 2015, assim como analise combinadas dos anos. Um conjunto de 110 acesso de feijão comum de ambos os pool gênicos Andino e Mesoamericano Recombinant Inbred Line foram testados com relação a características climáticas obtidas do site BIOCLIM no ano de 2017 e genotipados com 28.823 SNPs pela técnica GBS. O mapeamento associativo detectou 135 associações significativas em oito características, dentre as 19 analisadas. O mapeamento da associação detectou novos QTLs para isotermia, sazonalidade da temperatura, temperatura mínima do mês mais frio, faixa anual de temperatura, temperatura média do trimestre mais seco, precipitação do mês mais seco, precipitação sazonal e precipitação do trimestre mais seco. No presente estudo foram identificados marcadores associados a QTLs que influenciam características bioclimáticas e como consequência identificaram características associadas a tolerância à seca

ABESTRACT: Drought stress directly affects the production of common bean (Phaseolus vulgaris L.) globally. Lines that express some degree of drought tolerance are currently available, however, this mechanism is not fully understood. In view of this, we try to: a) Identify quantitative trait loci (QTL) that conditions drought tolerance in a bi-parental population; b) using selective phenotyping to characterize important phenotypic characteristic associated with drought tolerance and c) an association mapping was performed to discover new QTL conditioning conditions drought tolerance via climatic characteristics. Sixty homozygous lines (parental = IAPAR 81/LP97-28) were analyzed for ten characteristics under multiple stress (intermittent and terminal drought). A gene binding map (815.9 cM) was generated using 773 marker SNPs. The two largest QTLs that influenced seed weight were observed. The first QTL SW8IL explained a phenotypic variance of up to 21% (R2) for seed weight in both stress conditions and was solidly expressed each year. The second one was found in the condition without stress (10.5%) and with stress (20.6%) for both 2014 and 2015, as well as combined analysis of the years. A set of 110 common bean access from the Andean and Mesoamerican gene pools was tested with the climatic characteristics downloaded from the BIOCLIM site in the year 2017 and genotyped with 28,823 SNPs. Associative mapping detected 135 significant associations in eight characteristics of the 19 analyzed. The association mapping revealed a new QTL for isotherm, seasonality of temperature, minimum temperature of the coldest month, annual temperature range, mean temperature of the driest quarter, driest month of the month, seasonal precipitation and precipitation of the driest quarter. The present study found associated genes that influence bioclimatic characteristics and consequently identified characteristics associated to drought tolerance