dissertação
Piramidação de alelos visando resistência múltipla ao nematoide do cisto da soja
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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
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Meio ambiente
Tecnologia e produção
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Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
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Dados abertos
Resumo
A presença de alguns patógenos tem afetado o potencial produtivo das lavouras de soja, como é o caso do nematoide do cisto (Heteroderaglycines). Embora existam diversas formas de manejo para esse patógeno, a utilização de cultivares resistentes é a prática mais efetiva. No entanto, o controle genético da resistência, por ser uma característica quantitativa, dificulta a seleção de novas cultivares, principalmente quando os alelos de resistência estão associados a características indesejáveis. Sendo assim, objetivou-se a seleção de genótipos recombinantes com ampla resistência ao nematoide do cisto da soja associado à coloração do tegumento amarelo. O trabalho foi conduzido a partir da realização de uma hibridação entre as linhagens de soja “TMG4182” e “PI437654”. A população foi conduzida pelo método de Bulk até a geração F4. As sementes da geração F4 foram então fenotipadas e genotipadas em quatro experimentos, um para cada raça de interesse (2, 4, 4+ e 14+). Os experimentos foram conduzidos na estação experimental da empresa GDM, localizada no município de Cambé - Paraná. O delineamento utilizado foi em blocos aumentados, com nove tratamentos controle mais os tratamentos regulares, plantas da população F4, com seis e uma repetição, respectivamente. Cada parcela foi constituída por uma planta, distribuída individualmente em tubetes. A inoculação foi realizada sete dias após a semeadura com 4000 ovos e juvenis do nematoide do cisto. O material para genotipagem foi coletado no estádio vegetativo V3. Trinta dias após a inoculação foi realizada a fenotipagem das raízes, para quantificação do número de fêmeas. Após a contagem do número de fêmeas, foram estimados os índices de fêmeas. Os dados de contagem foram submetidos a uma análise de variância individual para cada experimento. Após análise individual foi realizada uma análise conjunta, a partir de um Linear Mixed Model - LMM. Os dados genotípicos foram apresentados por meio de gráficos de Sankey, juntamente com a reação dos tratamentos, com o objetivo de visualizar padrões e associações entre fenótipo e genótipo. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando o ambiente R. Houve diferença significativa (p<0,05) entre todos os tratamentos regulares, para todos os experimentos. A partir dos gráficos de Sankey, observa-se que para as raças 2 e 4, existe um padrão entre os fenótipos e as marcas genotípicas, já para as raças 4+ e 14+ nota-se uma redução nesses padrões. A complexidade da resistência nas raças 4+ e 14+ pode estar associada a estes resultados, uma vez que a resistência nessas raças é um somatório de fatores, como número de cópias de Rhg1 e Rhg4 e contribuição de genes de efeitos menores. Ante aos resultados, pode-se inferir que a utilização da PI437654 como genitor em blocos de cruzamento possibilita a obtenção de genótipos recombinantes associando resistência ao nematoide do cisto e tegumento de coloração amarela. A utilização dos três marcadores não foi capaz de explicar a expressão fenotípica para a reação, devido à natureza poligênica da resistência. Genotipagens mais amplas devem ser realizadas, para uma seleção assistida por marcadores mais eficiente.
Abstract
The presence of certain pathogens has significantly affected the yield potential of soybean crops, particularly the soybean cyst nematode (Heteroderaglycines). Although various management strategies are available to control this pathogen, the use of resistant cultivars remains the most effective approach. However, the genetic control of resistance—being a quantitative trait poses challenges for the selection of new cultivars, especially when resistance alleles are linked to undesirable agronomic characteristics. Therefore, this study aimed to select recombinant genotypes with broad resistance to soybean cyst nematode combined with yellow seed coat coloration. The research was conducted by hybridizing two soybean lines: "TMG4182" and "PI437654". The resulting population was advanced through the Bulk method up to the F4 generation. Seeds from the F4 generation were phenotyped and genotyped in four separate experiments, each corresponding to a specific nematode race of interest (races 2, 4, 4+, and 14+). The experiments were carried out at the GDM experimental station located in Cambé, Paraná, Brazil. An augmented block design was employed, consisting of nine control treatments and regular treatments (F4 plants), with six and one replication(s), respectively. Each plot was composed of a single plant, individually placed in seedling trays. Inoculation was performed seven days after sowing, using 4,000 eggs and juveniles of the cyst nematode. Genotyping material was collected at the V3 vegetative stage. Thirty days after inoculation, root phenotyping was conducted to quantify the number of females. Following the female count, female index values were calculated. Individual analysis of variance (ANOVA) was performed for each experiment. Subsequently, a joint analysis was carried out using a Linear Mixed Model (LMM). Genotypic data were visualized through Sankey diagrams, alongside phenotypic responses, to reveal patterns and associations between genotypes and phenotypes. All statistical analyses were conducted in the R environment. Significant differences (p < 0.05) were observed among all regular treatments across all experiments. Sankey diagram analyses revealed clear patterns between phenotypes and genotypic markers for races 2 and 4. However, reduced consistency in these patterns was observed for races 4+ and 14+, suggesting a more complex resistance mechanism. This complexity is likely associated with factors such as Rhg1 and Rhg4 copy number variation and the contribution of minor effect genes.Based on the results, it can be inferred that the use of PI437654 as a parent in breeding programs enables the development of recombinant genotypes that combine resistance to soybean cyst nematode with yellow seed coat coloration. Nonetheless, the three molecular markers employed were insufficient to fully explain the phenotypic variation in resistance, reflecting the polygenic nature of the trait. Broader genotyping efforts are necessary to enhance the efficiency of marker-assisted selection.
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Citação
SOUZA, Carlos Henrique de. Piramidação de alelos visando resistência múltipla ao nematoide do cisto da soja. 2025. 53 p. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
