Conversão de linhagens elites em milho de alta qualidade protéica (QPM)
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
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Resumo
No presente trabalho foi avaliada a potencialidade do método dos retrocruzamentos modificados proposto por Guimarães et al. (2000) e dos marcadores moleculares no aumento da eficiência dos processos de conversão linhagens elites de milho normal em QPM. Inicialmente, investigou-se a associação dos marcadores umc1066, phi057 e phi112 com o gene opaco-2, verificando a efetividade dos mesmos para diferenciação dos genótipos O2O2, O2o2 e o2o2 em populações segregantes derivadas de algumas das linhagens de milho normais e QPM estudadas. Assim, foi demonstrado que os marcadores SSR foram capazes de identificar o alelo recessivo opaco-2, e que sua utilização efetiva no melhoramento assistido dependerá das linhagens envolvidas nos cruzamentos e dos objetivos de cada projeto. Adicionalmente, avaliou-se a aplicabilidade dos marcadores RFLP e SSRs em projetos de conversão de linhagens de milho normal em QPM, cuja seleção foi realizada nas gerações RC2F1 e RC3F1 em duas etapas. Inicialmente, as plantas heterozigotas foram identificadas em cada geração de retrocruzamento pelo padrão de RFLP, sendo, em seguida, genotipadas por SSRs visando a identificação daquelas com maior proporção de recuperação do genótipo do genitor recorrente. Esta estratégia foi comparada com outros projetos de conversão onde apenas seleção fenotípica foi realizada. Verificou-se que o marcador RFLP (enzima EcoRI + sonda 968 pb gene opaco-2) foi eficiente para identificação e seleção precoce dos genótipos heterozigotos nas populações de retrocruzamento. Por outro lado, considerandose a estratégia de seleção e o tamanho das populações analisadas, a identificação das plantas com maior proporção de recuperação do genótipo do genitor recorrente por SSRs não proporcionou uma maior eficiência ao processo de conversão de milho normal em QPM, quando comparado aos projetos onde apenas a seleção fenotípica foi utilizada. Adicionalmente, constatou-se a ocorrência de arraste devido à ligação ("linkage drag") nas regiões genômicas flanqueando os genes opaco-2 e modificadores do endosperma. Em um terceiro trabalho, foram avaliados híbridos experimentais QPM obtidos a partir da conversão parcial de três linhagens elites. Os resultados demonstraram que os híbridos QPM obtidos pela conversão parcial de linhagens normais apresentaram uma melhor qualidade protéica, e comportamento semelhante para a maioria das características agronômicas, incluindo a produtividade de grãos, quando comparados aos híbridos originais. Entretanto, alguns dos problemas geralmente associados aos híbridos QPM, como uma maior porcentagem de acamamento e quebramento, sabugos mais grossos e grãos mais curtos, mantiveram-se até esta fase do processo. Tanto as versões normais quanto os híbridos QPM convertidos apresentaram piores desempenhos em termos de produtividade de grãos, quando comparados com os híbridos utilizados como testemunhas, indicando uma perda de competitividade em relação a estes híbridos mais recentes.
The current study was developed to evaluate the potential of the modified backcross procedure proposed by Guimarães et al. (2000), and the molecular markers to increase the efficiency in conversion projects of elite inbred lines into Quality Protein Maize. First, it was evaluated the association of the SSR markers umc1066, phi057 and phi112 with the opaque-2 gene, testing their effectiveness to distinguish O2O2, O2o2 and o2o2 genotypes in segregating populations derived from normal and QPM maize inbred lines. Thus, it was showed that the SSR markers were able to identify the recessive allele opaque-2, and that their effective use in marker-assisted selection will depend on the inbred lines used in the crosses and on the objectives of each project. Second, it was evaluated the applicability of RFLP and SSR markers in conversion projects of normal inbred lines into QPM, in which selection was employed in the BC2F1 and BC3F1 generations in two stages. First, heterozygous plants were identified by RFLP in each backcross generation, and then these plants were genotyped by SSRs in order to identify those with a higher proportion of the recurrent parental genome. This strategy was compared with conversion projects where only phenotypic selection was carried out. It was verified that the RFLP marker (EcoRI enzyme + probe 968 pb Opaque-2 gene) was efficient to identify and to early select the heterozygous genotypes in the backcross populations. However, considering the selection strategy and the population size evaluated, the identification of plants with higher recovery of the recurrent parental genome using SSRs did not increased the conversion efficiency, when compared to the projects where only phenotypic selection was employed. Furthermore, linkage drag was detected in the genomic regions flanking the opaque-2 and endosperm modifier genes. In a third study, experimental QPM hybrids obtained from the partial conversion of three elite inbred lines were evaluated. The results indicated that the QPM hybrids obtained by partial conversion of normal inbred lines presented a better protein quality and similar performance for most of the agronomic traits evaluated, including grain yield, when compared with the original hybrids. However, some of the problems specifically associated with QPM hybrids, such as higher lodging, thicker cobs and shorter grains, still remained up to this phase of the process. Both the normal versions and the converted QPM hybrids displayed a worst grain yield performance, when compared to the checks hybrids, indicating a loss in competitiveness in relation to these more recent hybrids.
The current study was developed to evaluate the potential of the modified backcross procedure proposed by Guimarães et al. (2000), and the molecular markers to increase the efficiency in conversion projects of elite inbred lines into Quality Protein Maize. First, it was evaluated the association of the SSR markers umc1066, phi057 and phi112 with the opaque-2 gene, testing their effectiveness to distinguish O2O2, O2o2 and o2o2 genotypes in segregating populations derived from normal and QPM maize inbred lines. Thus, it was showed that the SSR markers were able to identify the recessive allele opaque-2, and that their effective use in marker-assisted selection will depend on the inbred lines used in the crosses and on the objectives of each project. Second, it was evaluated the applicability of RFLP and SSR markers in conversion projects of normal inbred lines into QPM, in which selection was employed in the BC2F1 and BC3F1 generations in two stages. First, heterozygous plants were identified by RFLP in each backcross generation, and then these plants were genotyped by SSRs in order to identify those with a higher proportion of the recurrent parental genome. This strategy was compared with conversion projects where only phenotypic selection was carried out. It was verified that the RFLP marker (EcoRI enzyme + probe 968 pb Opaque-2 gene) was efficient to identify and to early select the heterozygous genotypes in the backcross populations. However, considering the selection strategy and the population size evaluated, the identification of plants with higher recovery of the recurrent parental genome using SSRs did not increased the conversion efficiency, when compared to the projects where only phenotypic selection was employed. Furthermore, linkage drag was detected in the genomic regions flanking the opaque-2 and endosperm modifier genes. In a third study, experimental QPM hybrids obtained from the partial conversion of three elite inbred lines were evaluated. The results indicated that the QPM hybrids obtained by partial conversion of normal inbred lines presented a better protein quality and similar performance for most of the agronomic traits evaluated, including grain yield, when compared with the original hybrids. However, some of the problems specifically associated with QPM hybrids, such as higher lodging, thicker cobs and shorter grains, still remained up to this phase of the process. Both the normal versions and the converted QPM hybrids displayed a worst grain yield performance, when compared to the checks hybrids, indicating a loss in competitiveness in relation to these more recent hybrids.
Abstract
Descrição
Área de concentração
Genética e Melhoramento de Plantas
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
DUARTE, J. M. Conversão de linhagens elites em milho de alta qualidade proteica (QPM). 2003. 129 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2003.