dissertação

Desenvolvimento e validação de painéis multiplex de microssatélites para análise de pureza varietal e diversidade genética em Solanum tuberosum L.

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Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

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Tecnologia e produção

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ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura

Dados abertos

Resumo

A batata (Solanum tuberosum L.) apresenta elevada relevância econômica e nutricional, com papel importante na segurança alimentar global. Nos programas de melhoramento genético, misturas varietais podem ocorrer durante a colheita mecanizada e o transporte dos tubérculossemente. Além disso, a condução simultânea de numerosos clones aumenta o risco de misturas e falhas de identificação, especialmente em fases avançadas, quando os clones apresentam elevada similaridade fenotípica. Nessas condições, a distinção visual torna-se limitada, comprometendo a confiabilidade das avaliações. Marcadores moleculares, especialmente microssatélites (SSR), constituem ferramentas eficientes para a identificação de misturas varietais e a caracterização da diversidade genética, porém sua aplicação individual pode ser operacionalmente onerosa. Assim, o objetivo do trabalho foi desenvolver e validar um painel multiplex de marcadores microssatélites para aplicação em análises da pureza varietal e da diversidade genética de clones de batata. O DNA genômico foi extraído de tecido foliar jovem. Inicialmente 24 marcadores SSR foram avaliados quanto ao polimorfismo e à qualidade de amplificação. Após otimização das condições de PCR, 13 marcadores foram organizados em seis reações multiplex, e os produtos amplificados foram separados por eletroforese em gel de poliacrilamida. O painel multiplex demonstrou elevada capacidade discriminatória, detectando misturas em três clones avaliados (CCF04-16, CCF21-03 e CCF01-20). A análise de pureza varietal permitiu selecionar uma planta molecularmente representativa de cada clone para as análises subsequentes de diversidade genética. Foram observados 48 alelos polimórficos, com média de quatro alelos por locos. O conteúdo de informação polimórfica (PIC) apresentou média de 0,32, enquanto os índices de diversidade de Nei (H*) e Shannon (I*) foram de 0,31 e 0,47, respectivamente. A dissimilaridade genética estimada pelo complemento do coeficiente de Jaccard variou de 0,25 a 0,69, e a análise de agrupamento pelo método UPGMA resultou na formação de três grupos distintos, com coeficiente de correlação cofenética de 71%. Os clones apresentaram diversidade genética suficiente para auxiliar na seleção de genitores e condução de cruzamentos estratégicos. A organização dos marcadores em reações multiplex otimizou o processo de genotipagem, reduzindo o número de reações em 53,8%, aumentando a viabilidade de aplicação em larga escala. Os resultados evidenciaram o potencial do painel multiplex como ferramenta prática para programas de melhoramento e bancos de germoplasma, contribuindo para a identificação varietal e para estudos de diversidade e identidade genética em batata.

Abstract

Potato (Solanum tuberosum L.) has high economic and nutritional importance, playing a significant role in global food security. In breeding programs, varietal mixtures may occur during mechanized harvesting and seed tuber transportation. In addition, the simultaneous handling of numerous clones increases the risk of mixtures and identification errors, especially in advanced stages, when clones exhibit high phenotypic similarity. Under these conditions, visual distinction becomes limited, compromising the reliability of evaluations. Molecular markers, especially microsatellites (SSRs), are efficient tools for identifying varietal mixtures and characterizing genetic diversity; however, their individual application may be operationally costly. Therefore, the objective of this study was to develop and validate a multiplex panel of microsatellite markers for applications in varietal purity and genetic diversity analyses of potato clones. Genomic DNA was extracted from young leaf tissue. Initially, 24 SSR markers were evaluated for polymorphism and amplification quality. After optimization of PCR conditions, 13 markers were organized into six multiplex reactions, and the amplified products were separated by polyacrylamide gel electrophoresis. The multiplex panel demonstrated high discriminatory power, detecting mixtures in three evaluated clones (CCF04-16, CCF21-03, and CCF01-20). Varietal purity analysis allowed the selection of one molecularly representative plant from each clone for subsequent genetic diversity analyses. A total of 48 polymorphic alleles were identified, with an average of four alleles per locus. The polymorphic information content (PIC) showed a mean value of 0.32, while Nei’s genetic diversity (H*) and Shannon’s index (I*) averaged 0.31 and 0.47, respectively. Genetic dissimilarity estimated using the complement of the Jaccard coefficient ranged from 0.25 to 0.69, and cluster analysis using the UPGMA method resulted in the formation of three distinct groups, with a cophenetic correlation coefficient of 71%. The clones showed sufficient genetic diversity to support parent selection and strategic crosses. The organization of markers into multiplex reactions optimized the genotyping process, reducing the number of reactions by 53.8% and increasing the feasibility of large-scale application. The results demonstrated the potential of the multiplex panel as a practical tool for breeding programs and germplasm banks, contributing to varietal identification and studies of genetic diversity and identity in potato.

Descrição

Área de concentração

Genética e Melhoramento de Plantas

Linha de pesquisa

Genômica e genética molecular de plantas e de fitopatógenos

Agência de desenvolvimento

Palavra chave

Marca

Objetivo

Procedência

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Resumen

ISBN

DOI

Citação

CARVALHO NETTO, Jacielly Aparecida. Desenvolvimento e validação de painéis multiplex de microssatélites para análise de pureza varietal e diversidade genética em Solanum tuberosum L. 2026. 53 p. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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