Estudo de associação genômica ampla do caráter stay green em linhagens de milho tropical

Abstract

RESUMO: O caráter stay-green, ou senescência retardada, representa um dos principais caracteres para seleção indireta contra estresses bióticos e abióticos, além de também estar positivamente correlacionado à produtividade de grãos, na cultura do milho. As informações sobre genes controlando esta característica em milho são escassas e pouco se conhece sobre a herança deste caráter. Este trabalho teve como objetivo identificar regiões cromossômicas e genes associados ao caráter stay-green, com o uso de marcadores SNPs, em linhagens de milho provenientes de populações tropicais, por meio do estudo de associação genômica - GWAS. Neste trabalho, foram realizados estudos de GWAS, em 320 linhagens tropicais fenotipadas para o caráter stay-green em dois ambientes (FEI-1 e FEI-2). Os ensaios foram estabelecidos em delineamento experimental de alfa-látice, com três repetições. As linhagens tiveram seu DNA sequenciado pelo método de GBS (Genotyping by sequencing), gerando um conjunto de dados com 350.643 SNPs polimórficos de alta qualidade. A fenotipagem de stay-green foi realizada utilizando escala com notas de 1 a 5. Foram associados vinte e oito SNPs altamente significativos (Bonferroni FDR < 0,05), com a característica de stay-green. Os modelos de genes no ambiente FEI-1 GRMZM2G032475, GRMZM2G105822, GRMZM2G044060, GRMZM2G151801, GRMZM2G060886, e no ambiente FEI-2 Zm00001d043159, GRMZM2G097981, GRMZM2G355499 e GRMZM2G013625 são candidatos promissores, pois, além de ocasionar um efeito de aumento no stay-green no painel de linhagens fenotipadas, também foram reportados em milho, desempenhando uma resposta aos estresses bióticos e abióticos, com expressão nas folhas, relacionados a rotas de sinalização e reguladores relacionados à senescência.

ABSTRACT: The stay-green, or delayed senescence, represents one of the main characters for indirect selection against biotic and abiotic stresses. In addition, this trait has been positively correlated with grain yield in maize. Information about genes controlling this trait in maize is scarce and little is known about the inheritance of this character. Therefore, this research aimed to identify chromosomal regions and genes associated with stay-green, using SNP markers, in a panel of maize inbred lines derived from tropical populations, through genome-wide association study - GWAS. In this study, GWAS studies were carried out in 320 tropical inbred lines, which were phenotyped in two environments (FEI-1 and FEI-2). The trials were established in alpha-lattice experimental design, with three replicates. The inbred lines DNA was sequenced by GBS (Genotyping-by-sequencing) method that generated a dataset of 350,643 polymorphic high-quality SNPs. The stay-green phenotyping was taken according scores ranging from 1 to 5. Twenty-eight highly significant SNPs (Bonferroni FDR < 0.05) were associated with stay-green trait. The gene models associated in FEI-1 GRMZM2G032475, GRMZM2G105822, GRMZM2G044060, GRMZM2G151801, GRMZM2G060886, and the gene models associated in FEI-2 Zm00001d043159, GRMZM2G097981, GRMZM2G355499 e GRMZM2G013625 are promising candidates, because they increased stay-green in the phenotyped panel, and they have been also reported playing a role in maize in signaling responses for biotic and abiotic stresses, being expressed in the leaves, related with signaling pathways and regulators related with maize senescence.