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APLICAAPLICAÇÇÃO DE MARCADORES ÃO DE MARCADORES MOLECULARES NA HIBRIDAMOLECULARES NA HIBRIDAÇÇÃO DE ÃO DE

EUCALIPTOEUCALIPTO

IV WORKSHOP EM MELHORAMENTO FLORESTALIV WORKSHOP EM MELHORAMENTO FLORESTAL

ANTONIO MARCOS ROSADOANTONIO MARCOS ROSADOEng. Florestal Eng. Florestal –– CENIBRACENIBRA®®

RAFAEL SIMÕES TOMAZRAFAEL SIMÕES TOMAZDoutorando em GenDoutorando em Genéética e Melhoramento tica e Melhoramento –– UFVUFV

OUTUBRO DE 1008OUTUBRO DE 1008

• HIBRIDAÇÃO

• A hibridação interespecífica tem se constituído a forma mais rápida e eficiente de obtenção de ganhos genéticos no melhoramento de espécies de Eucalyptus

• Principal ferramenta que visa a obtenção de genótipos superiores.

• HIBRIDAÇÃO

• Associado à clonagem, constitui a estratégia ideal no contexto de formação de florestas altamente produtivas para finalidades industriais

• HIBRIDAÇÃO

• O grande número de espécies de compatíveis em Eucalyptus permite inúmeras combinações

• Grande diferenciação entre as espécies

• Fator importante para produção de combinações complementares

• Ganhos simultâneos em produtividade e qualidade

• Combinações desejáveis

• Qualidade de madeira

• E. globulus x E. urophylla

• E. dunnii x E. urophylla

• E. smithii x E. urophylla

• Combinações desejáveis

• Carvão

• E. camaldulensis x E. urophylla

• E. terenticornis x E. urophylla

• E. brassiana x E. urophylla

• E. grandis x E. urophylla

• E. grandis x E. pellita

cdc1

cdc2

Slide 6

cdc1 E. saligna e urophylla apresentam densidade de madeira intermediária

E. grandis apresenta baixa densidade de madeira

Todas os acima apresentam boas propriedades mecânicas para o carvãocdc; 26/9/2008

cdc2

Os últimos cruzamentos apresentados têm grandes potenciaiscdc; 26/9/2008

ABORDAGEM BIOMÉTRICA

• Vigor híbrido

• Espécies com alta ; e considerável

• Indivíduos candidatos à clonagem

2aσ 2

dσ

• Experimentos Dialelos

• Tem por finalidade analisar o delineamento genético definido e prover estimativas de parâmetros genéticos úteis na seleção de progenitores para hibridação

• Visa o entendimento da natureza e magnitude dos efeitos genéticos envolvidos na determinação dos caracteres.

DIALELOS

• É dada ênfase ao comportamento per se, àcapacidade combinatória e à divergência genética entre os progenitores;

DIALELOS

• Efeitos de CEC constituem medidas dos efeitos gênicos não aditivos

• Estimado como desvio de comportamento em relação ao que seria esperado com base na capacidade geral de combinação

DIALELOS

Espécies não relacionadas resultam em progênies com maior vigor híbrido

Maior divergência Maior Vigor híbrido

• Fornecem informações sobre os fenômenos genéticos, como heterose, controle genético dos caracteres e limites teóricos de seleção.

GENÉTICA CLÁSSICAGENÉTICA CLÁSSICA

GENÉTICA MOLECULARGENÉTICA

MOLECULAR

ESTATÍSTICAESTATÍSTICA

Será a diversidade genética molecular uma boa informação para direcionar cruzamentos?

• Condições que influenciam negativamente a escolha a priori de genitores:

• Falta de ligação do locos marcadores com os genes das características

• Diferença nas contribuições dos locos para com a característica

• A divergência genética e a heterose nem sempre são relacionadas linearmente

• Introdução

• Nem sempre a correlação entre a divergência genética e performance híbrida tem sido consistente

• Graus de correlação baixo e médio tem sido frequentemente encontrado

• Resultados não tem sido úteis na predição da performance híbrida

• Materiais e métodos

• 18 linhagens de milho

• Marcadores SSR e AFLP

• Resultados

• Foram estimadas as correlações simples entre a produtividade de grãos, a heterose, e a capacidade específica de combinação com a distância genética obtida com marcadores AFLP e SSR

• Utilizada a estatística de Mantel para verificar a associação entre as matrizes com diferentes tipos de distâncias

Estudo de caso - CENIBRA

Relação entre diversidade molecular e a heterose entre os híbridos interespecíficos

• Tese de Mestrado intitulada Método de melhoramento, assistido por marcadores moleculares, visando a obtenção de híbridos de Eucalyptus spp.

Estudo de caso - CENIBRA

Dialelo parcial – Analisado segundo modelo adaptado de Griffing (1956)

• Grupo I – E. grandis (3 genótipos)

• Grupo II – E. urophylla (5 genótipos)

Estudo de caso - CENIBRA

Diversidade Molecular

CEC - DAP

GI / GII 1 5 6 10 12

22 0.92 0.96 0.92 0.96 0.92

35 0.83 0.88 0.92 0.92 0.96

36 0.92 0.92 0.92 0.96 0.98

GI / GII 1 5 6 10 12

22 -7.79 0.94 3.8 -0.30 3.26

35 1.17 -3.36 1.76 -1.68 2.11

36 6.63 2.42 -5.65 1.98 -5.37

Estudo de caso - CENIBRA

Baixa correlação entre a matriz de divergência e de CEC.

Razão: não associação entre as marcas e a informação do efeito de dominância entre os locos das características

PROBLEMA

As técnicas utilizadas pela abordagem quantitativa e molecular são discordantes.

• Fenotipicamente, a ausência de diferença éconsiderada como uma similaridade;

• O mesmo não ocorre por meio da análise molecular

Medidas de dissimilaridade

Distância Euclidiana:

∑ −= 2'' )( jiijii XXd

)( j

ijji XS

Xx =

Distância Euclidiana média padronizada:

∑ −= 2'' )(1jiijii xx

nd

Medidas de dissimilaridade

Distância de Mahalanobis:

1'11 ii XXd −=

],...,,[' 21 nddd=δ δψδ 12' ' −=iiD

∑ −= 2'

2' )( jiijii YYD

2'22 ii XXd −=

niinn XXd '−=...

Índice de similaridade para marcadores dominantes:

cbaaJaccard++

=

cbaaDice++

=2

2

cbdadaSokal

++++

=)(2

)(2

Exemplo teórico:

AA 10 10

aa 0 10

BB 10 10

bb 0 5

CC 10 5

cc 0 1

1 AABBCC 30 35

1 AABBcc 10 31

3 AAbbCC 10 30

4 AAbbcc 10 16

5 aaBBCC 10 15

6 aaBBcc 10 11

7 aabbCC 10 10

8 aabbcc 0 16

1 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 10 0 0

Exemplo teórico:

Exemplo teórico:AA BB CC DD EE

AA BB CC DD ee

AA BB CC dd EE

AA BB cc DD EE

AA bb CC DD EE

aa BB CC DD EE

AA BB CC dd ee

AA BB cc DD ee

AA bb CC DD ee

aa BB CC DD ee

AA BB cc dd EE

AA bb CC dd EE

aa BB CC dd EE

AA bb cc DD EE

aa BB cc DD EE

aa bb CC DD EE

AA BB cc dd ee

AA bb CC dd ee

AA bb cc DD ee

AA bb cc dd EE

aa BB CC dd ee

aa BB cc DD ee

aa BB cc dd EE

aa bb CC DD ee

aa bb CC dd EE

aa bb cc DD EE

AA bb cc dd ee

aa BB cc dd ee

aa bb CC dd ee

aa bb cc DD ee

aa bb cc dd EE

aa bb cc dd ee

AA 10 30

aa 0 15

BB 10 10

bb 0 10

CC 10 15

cc 0 7.5

DD 10 10

dd 0 5

EE 10 5

ee 0 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1 0

1 1 1 0 1

1 1 0 1 1

1 0 1 1 1

0 1 1 1 1

1 1 1 0 0

1 1 0 1 0

1 0 1 1 0

0 1 1 1 0

1 1 0 0 1

1 0 1 0 1

0 1 1 0 1

1 0 0 1 1

0 1 0 1 1

0 0 1 1 1

1 1 0 0 0

1 0 1 0 0

1 0 0 1 0

1 0 0 0 1

0 1 1 0 0

0 1 0 1 0

0 1 0 0 1

0 0 1 1 0

0 0 1 0 1

0 0 0 1 1

1 0 0 0 0

0 1 0 0 0

0 0 1 0 0

0 0 0 1 0

0 0 0 0 1

0 0 0 0 0

Exemplo teórico:

Exemplo teórico:

Exemplo teórico:

As matrizes de dissimilaridade por meio das duas abordagens não são coincidentes:

• Obtenção do Coeficiente de correlação entre as matrizes de divergência;

• Verificação por meio do teste de Mantel;

• teste de permutação

Condições para predição de heterose a partir de marcas moleculares:

• Ligação física entre as marcas avaliadas e regiões gênicas controladoras das características

• Existência de desequilíbrio de ligação gamética entre o alelo marcador e o loco controlador

• Efeitos significativos de dominância para as características de interesse

• Herdabilidade elevada para a característica

FOCOS DE ESTUDO:

• Maior entendimento da cultura

• Maior conhecimento metodológico

• Investimento em pesquisa científica

• Construção de mapas de melhor qualidade

• Estudos genômicos (identificação de QTL)

• Desenvolvimento de marcadores

Utilização de Marcadores que permitam acessar a informação em nível gênico

Estudos de detecção de QTL’s

• Característica da madeira (NOVAES, 2006)

• Propriedades de fibra (THAMARUS et al., 2004)

• Tolerância a frio (BYRNE et al, 1997)

COMO OS MARCADORES MOLECULARES PODEM AUXILIAR NA HIBRIDAÇÃO DE EUCALIPTO?

• Utilização da informação molecular de forma indireta.

• Maior similaridade genética constitui indício de parentesco entre as unidades avaliadas

• Depressão por endogamia

• Conferência da genealogia histórica entre um conjunto de genitores, validando ou corrigindo falhas existentes no processo de seleção

• Marcadores codominantes são ideais para correta confirmação de genitores

• Alto conteúdo de informação polimórfica (PIC)

• Busca ou discriminação de genitores com alta CEC, por exemplo, dentro uma população derivada de um pomar de sementes

FOCOS

• Maior entendimento da cultura

• Maior conhecimento metodológico

• Investimento em pesquisa científica

• Construção de mapas de melhor qualidade

• Estudos genômicos (identificação de QTL)

• Desenvolvimento de marcadores

OBRIGADO!