Mancini Mc Me Jabo

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MAPEAMENTO GENÉTICO E IDENTIFICAÇÃO DE MARCADORES AFLP,MICROSSATÉLITES GENÔMICOS E FUNCIONAIS ASSOCIADOS APARÂMETROS AGROINDUSTRIAIS EM CANA-DE-AÇÚCAR.

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  • UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JLIO DE MESQUITA FILHO FACULADE DE CINCIAS AGRRIAS E VETERINRIAS

    CAMPUS DE JABOTICABAL

    MAPEAMENTO GENTICO E IDENTIFICAO DE MARCADORES AFLP, MICROSSATLITES GENMICOS E FUNCIONAIS ASSOCIADOS A

    PARMETROS AGROINDUSTRIAIS EM CANA-DE-ACAR.

    Melina Cristina Mancini Biloga

    JABOTICABAL - SO PAULO - BRASIL

    Maro de 2010

  • UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JLIO DE MESQUITA FILHO FACULADE DE CINCIAS AGRRIAS E VETERINRIAS

    CAMPUS DE JABOTICABAL

    MAPEAMENTO GENTICO E IDENTIFICAO DE MARCADORES AFLP, MICROSSATLITES GENMICOS E FUNCIONAIS ASSOCIADOS A

    PARMETROS AGROINDUSTRIAIS EM CANA-DE-ACAR.

    Melina Cristina Mancini

    Orientador: Prof. Dr. Dilermando Perecin

    Co-orientadora: Dr Luciana Rossini Pinto

    JABOTICABAL - SO PAULO - BRASIL

    Maro de 2010

    Dissertao apresentada Faculdade de Cincias Agrrias e Veterinrias UNESP, Campus de Jaboticabal, como parte das exigncias para a obteno do ttulo de Mestre em Agronomia (Gentica e Melhoramento de Plantas).

  • DADOS CURRICULARES DA AUTORA

    MELINA CRISTINA MANCINI Nasceu em 18 de junho de 1983, no municpio de Araraquara- So Paulo. Em novembro de 2006 concluiu a graduao

    em Cincias Biolgicas, modalidade Licenciatura e em novembro de 2008, obteve o

    ttulo de Bacharel em Cincias Biolgicas, ambas pela Universidade Estadual

    Paulista Jlio de Mesquita Filho, Faculdade de Cincias Agrrias e Veterinrias de

    Jaboticabal, So Paulo. Realizou estgio curricular para a Monografia no

    Departamento de Produo Vegetal da mesma Universidade.

  • A meus pais Solange e Jos Carlos;

    minha irm Thalita;

    Pelo amor incondicional e pelo incomensurvel apoio.

  • AGRADECIMENTOS

    A Deus que me deu fora e persistncia para seguir meu caminho.

    A Universidade Estadual Paulista UNESP/FCAV pela oportunidade

    oferecida de desenvolver este trabalho.

    Ao Prof. Dr. Dilermando Perecin, pela orientao, confiana, apoio e

    oportunidade em realizar este trabalho.

    A Dr. Luciana Rossini Pinto, pela co-orientao. Muito obrigada pelo

    ensinamento, incentivo e pela grande contribuio no meu crescimento cientfico.

    A todos os mestres da UNESP/FCAV pelo conhecimento transmitido e pela

    amizade adquirida.

    Ao CNPQ pelo apoio financeiro no projeto.

    A todos os funcionrios do Centro de Cana do Instituto Agronmico de

    Campinas pela valiosa ajuda durante a conduo do experimento.

    Aos meus amigos do laboratrio Thais, Flvia, Cibele e Daniel pelo agradvel

    convvio e apoio durante a realizao deste trabalho.

    Aos meus amigos Adriana Ibrahim, Claudia Demtrio, Fernanda Paganelli,

    Jacqueline Paiva, Juliana De Antonio, Marcelo Costa e Viviane Morita pela constante

    amizade.

    A minha famlia que me deu carinho, compreenso, incentivo e confiana em

    todos os momentos da minha vida.

    A todos que direta ou indiretamente contriburam na execuo deste trabalho.

  • vSUMRIO Pgina

    LISTA DE TABELAS.................................................................................. viiLISTA DE FIGURAS................................................................................... ixRESUMO..................................................................................................... xiii ABSTRACT................................................................................................. xiv 1. INTRODUO........................................................................................ 1 2. REVISO DE LITERATURA.................................................................. 3 2.1 Classificao botnica da cana-de-acar........................................ 3

    2.2 Aspectos relacionados ao melhoramento gentico da cana-de-

    acar.......................................................................................................... 4

    2.3 Marcadores moleculares................................................................... 7

    Marcadores moleculares baseados em AFLP................................... 8

    Marcadores moleculares baseados em microssatlites.................... 10

    2.4 mapeamento gentico em cana-de-acar....................................... 12

    2.5 Deteco e mapeamento de QTLs.................................................... 16

    3. MATERIAL E MTODOS....................................................................... 20 3.1 Populao de mapeamento............................................................... 20

    3.2 Avaliaes fenotpicas....................................................................... 21

    3.2.1 Anlise dos dados.................................................................... 22

    3.3 Avaliaes com Marcadores Moleculares......................................... 23

    3.3.1 Extrao e quantificao do DNA genmico............................ 23

    3.3.2 Marcadores microssatlites...................................................... 23

    3.3.3 Avaliao com marcadores AFLP............................................ 24

    3.3.4 Anlise da segregao de marcadores.................................... 25

    3.3.5 Construo do mapa de ligao............................................... 25

    3.3.6 Anlise de marcas simples....................................................... 25

    4. RESULTADOS........................................................................................ 27 4.1 Anlise dos dados fenotpicos........................................................... 27

    4.1.1 Herdabilidade........................................................................... 31

    4.1.2 Correlao entre caractersticas............................................... 32

  • vi

    4.2 Anlise de segregao dos marcadores moleculares....................... 34

    4.3 Mapa de ligao................................................................................ 39

    4.4 Identificao funcional dos ESTs...................................................... 46

    4.5 Anlise de marcas simples e localizao dos QTAs (Quantitative

    Trait Allele) no mapa de ligao.................................................................. 48

    4.5.1 Dimetro do colmo................................................................... 54

    4.5.2 Peso do colmo.......................................................................... 58

    4.5.3 Altura do colmo......................................................................... 60

    4.5.4 Nmero de perfilhos................................................................. 61

    4.5.5 TCH.......................................................................................... 62

    4.5.6 Fibra......................................................................................... 63

    4.5.7 Brix........................................................................................... 64

    4.5.8 Pol%Cana................................................................................. 65

    5. DISCUSSO........................................................................................... 67 6. CONCLUSES....................................................................................... 72 7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS....................................................... 73 8. ANEXO.................................................................................................... 85

  • vii

    LISTA DE TABELAS Tabela 1. Mapas de ligao publicados para cana-de-acar ................... 13 Tabela 2. Deteco de QTLs para cana-de-acar ................................... 18 e 19 Tabela 3. Quadrados mdios da anlise de varincia para dimetro, peso, altura, nmero de perfilhos (NC), TCH, Fibra, Brix e Pol%Cana dos

    220 clones em cana planta (P) e cana soca (S), e significncia pelo

    Teste F ....................................................................................................... 28

    Tabela 4. Estimativas dos componentes de varincia ( 2g ) e ambiental

    ( 2e ) e herdabilidade (h2) no sentido amplo dos parmetros dimetro,

    peso, altura do colmo, nmero de perfilhos, TCH, calculados para quatro

    repeties e Brix, Fibra e Pol%Cana, calculado para duas repeties,

    dos 220 clones de cana-de-acar............................................................. 32

    Tabela 5. Estimativas de correlaes fenotpicas, sendo que as que envolvem caractersticas de produo (dimetro, peso, altura do colmo,

    nmero de perfilhos e TCH) foram calculadas com quatro repeties, e

    as que envolvem parmetros de qualidade (Fibra, Brix e Pol%Cana)

    foram calculadas considerando apenas duas repeties. Acima da

    diagonal esto as correlaes para cana planta, abaixo as para cana

    soca e na diagonal as entre anos ............................................................... 33

    Tabela 6. Segregaes referentes as 15 combinaes de AFLP, 35 SSRs genmicos e 71 EST-SSRs nos 220 clones de cana-de-acar

    derivados do cruzamento entre IACSP95-3018 e IACSP93-3046,

    baseadas no teste qui-quadrado a p

  • viii

    mltiplas (R2 total) para as caractersticas dimetro, peso e altura do

    colmo, nmero de perfilhos, TCH, fibra, Brix e Pol%Cana em cana planta

    e cana soca para marcadores do tipo AFLP .............................................. 49 e 50

    Tabela 11. Efeito de marcas simples e de associaes (R2%) parciais e mltiplas (R2 total) para as caractersticas dimetro, peso e altura do

    colmo, nmero de perfilhos, TCH, fibra, Brix e Pol%Cana em cana planta

    e cana soca para marcadores do tipo SSRs genmicos ............................ 51

    Tabela 12. Efeito de marcas simples e de associaes (R2%) parciais e mltiplas (R2 total) para as caractersticas dimetro, peso e altura do

    colmo, nmero de perfilhos, TCH, fibra, Brix e Pol%Cana em cana planta

    e cana soca para marcadores do tipo EST-SSRs ...................................... 52 e 53

  • ix

    LISTA DE FIGURAS Figura 1. Freqncia de distribuio dos valores fenotpicos para dimetro, peso, altura, nmero de perfilhos, TCH, Fibra, Brix e

    Pol%Cana dos 220 clones de cana-de-acar em cana planta e cana

    soca. P1: IACSP95-3018; P2: IACSP93-3046 ........................................... 30

    Figura 2. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre Fibra e Pol%Cana em cana planta e cana soca. 34

    Figura 3. Polimorfismo obtido com: A) microssatlite EST-SCB 27 e B) combinao ACT/CTG. Esquerda para direita: V) variante somaclonal do

    genitor IACSP93-3046, P1) genitor IACSP95-3018, P2) genitor

    IACSP93-3046 e amostra de indivduos da populao de mapeamento ... 34

    Figura 4. Distribuio da freqncia de segregao das 185 e 198 marcas presentes no genitores IACSP95-3018 e IACSP93-3046,

    respectivamente, entre as 15 combinaes seletivas de AFLP, os 35

    SSRs genmicos e os 71 EST-SSRs avaliados nos 220 clones de cana-

    de-acar .................................................................................................... 38

    Figura 5. Distribuio da freqncia de segregao das 327 marcas presentes em ambos os genitores IACSP95-3018 e IACSP93-3046,

    entre as 15 combinaes de AFLP, os 35 SSRs genmicos e os 71 EST-

    SSRs nos 220 clones de cana-de-acar .................................................. 39

    Figura 6. Mapa de ligao de cana-de-acar obtido para o cruzamento IACSP95-3018 e IACSP93-3046. Os nmeros superiores referem-se ao

    grupo de ligao (GL) que pertencem as marcas. Os nmeros

    esquerda so as distncias em centiMorgans (cM) entre as marcas. Os

    nomes das marcas esto direita, seguidos pela sigla D1 (presente no

    IACSP95-3018), D2 (presente no IACSP93-3046) ou C (presente em

    ambos os genitores). Os GL foram reagrupados com base na presena

    de alelos derivados de um mesmo microssatlite (loco definido pelo par

    de primers que flanqueia o microssatlite) formando assim os grupos de

    homologia (GH), I ao X ...............................................................................

    40, 41,

    42, 43 e

    44

    Figura 7. Freqncia de distribuio dos efeitos mdios positivos e

  • xnegativos dos QTAs identificados no cruzamento para dimetro, peso e

    altura do colmo, nmero de perfilhos, TCH, fibra, Brix e Pol%Cana,

    medidos entre cana planta e cana soca .....................................................

    56, 57 e

    58

    Figura 8. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e peso do colmo em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 85

    Figura 9. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e altura do colmo em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 85

    Figura 10. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e nmero de colmo em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 86

    Figura 11. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e TCH em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 86

    Figura 12. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e Fibra em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 87

    Figura 13. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e Brix em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 87

    Figura 14. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre dimetro e Pol%Cana em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 88

    Figura 15. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e altura do colmo em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 88

    Figura 16. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e nmero de colmos em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 89

    Figura 17. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e TCH em cana planta e cana soca 89

  • xi

    Figura 18. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e Fibra em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 90

    Figura 19. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e Brix em cana planta e cana soca. 90

    Figura 20. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre peso e Pol%Cana em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 91

    Figura 21. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre altura e nmero de colmos em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 91

    Figura 22. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre altura e TCH em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 92

    Figura 23. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre altura e Fibra em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 92

    Figura 24. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre altura e Brix em cana planta e cana soca 93

    Figura 25. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre altura e Pol%Cana em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 93

    Figura 26. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre nmero de colmos e TCH em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 94

    Figura 27. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre nmero de colmos e Fibra em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 94

    Figura 28. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre nmero de colmos e Brix em cana planta

    e cana soca ................................................................................................ 95

    Figura 29. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220

  • xii

    clones de cana-de-acar entre nmero de colmos e Pol%Cana em cana

    planta e cana soca ..................................................................................... 95

    Figura 30. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre TCH e Fibra em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 96

    Figura 31. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre TCH e Brix em cana planta e cana soca. 96

    Figura 32. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre TCH e Pol%Cana em cana planta e

    cana soca ................................................................................................... 97

    Figura 33. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre Fibra e Brix em cana planta e cana soca. 97

    Figura 34. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre Brix e Pol%Cana em cana planta e cana

    soca ............................................................................................................ 98

  • xiii

    MAPEAMENTO GENTICO E IDENTIFICAO DE MARCADORES AFLP, MICROSSATLITES GENMICOS E FUNCIONAIS ASSOCIADOS A

    PARMETROS AGROINDUSTRIAIS EM CANA-DE-ACAR.

    RESUMO O objetivo deste trabalho foi construir um mapa de ligao e identificar marcadores associados aos componentes de produo (dimetro, peso,

    altura, nmero de perfilhos e TCH) e parmetros de qualidade (Fibra, Brix e

    Pol%Cana), em uma prognie derivada cruzamento entre o clone IACSP95-3018 e a

    cultivar IACSP93-3046, desenvolvidas pelo Programa de Melhoramento Cana IAC.

    Para tanto, foram utilizados marcadores moleculares do tipo AFLP e microssatlites

    genmicos e derivados de ESTs. A prognie mostrou grande variabilidade gentica

    tanto para os componentes de produo quanto aos parmetros de qualidade. O

    mapa de ligao foi composto por 231 marcadores segregando em dose nica,

    distribudos em 72 grupos de ligao (GL) que deram origem a dez grupos de

    homologia, com cobertura de 2436 centiMorgans (cM) e distncia mdia entre

    marcadores de 10,55 cM, com distribuio irregular ao longo do cromossomo. O

    comprimento dos GLs variou de 1 a 96 cM. Os marcadores em dose nica foram

    utilizados na anlise de marcas simples para a identificao de provveis QTLs

    associados s caractersticas fenotpicas obtidas em cana planta e cana soca. Um

    total de 155 associaes marcador/caracterstica foi encontrado a p

  • xiv

    GENETIC MAPPING AND INDENTIFICATION OF AFLP, GENOMIC AND FUNCTIONAL MICROSATELLITES ASSOCIATED TO TECHNOLOGYCAL

    PARAMETERS IN SUGARCANE

    SUMMARY - The objective of this study was to construct a linkage map and identify markers associated with yield components (diameter, weight, height, stalk

    number and productivity) and quality parameters (Brix, Fiber and Pol%Cana), in a

    progeny derived from a cross of the elite clone IACSP95-3018 and the variety

    IACSP93-3046, both developed from the IAC Sugarcane Breeding Program. We

    used molecular markers AFLP and genomic and derived from ESTs microsatellites.

    The progeny showed high genetic variability for both yield components and quality

    parameters. The genetic map was composed by 231 single markers dose, distributed

    onto 72 linkage groups (LG) which resulted in ten homology groups, with coverage

    2436 centiMorgans (cM) and average distance between markers of 10.55, with

    irregular distribution along the chromosome. The length of the LG raging from 1 to 96

    cM. Single marker trait association analysis was performed with the single dose

    markers to identify putative QTLs associated with the phenotypic measures obtained

    at cane plant and ratoon cane. A total of 155 marker/trait association was detected at

    p

  • 11. INTRODUO

    A cultura de cana-de-acar exerce uma grande influncia econmica para o

    Brasil. Segundo dados divulgados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

    (IBGE), o Produto Interno Bruto (PIB) em 2008 foi de 2,9 trilhes de reais, sendo que a

    agropecuria participa com 163,5 bilhes de reais (5,66%), e a cana-de-acar com 86

    bilhes (3,6%). O seu desempenho bastante favorvel, estados dependentes dessa

    cultura aparecem com os valores do PIB aumentados. No acumulado de 2008, o

    aumento de 5,8% no PIB da agropecuria foi influenciado em 19,2% pela cultura (IBGE,

    2009).

    O Brasil o maior produtor mundial, seguido por ndia, Tailndia e Austrlia. A

    quantidade de cana-de-acar processada pelas usinas brasileiras (milhes de

    toneladas), produo de acar (milhes de toneladas) e lcool (milhes de litros) na

    safra de 1992/1993 saltou de aproximadamente 176, 7 e 10 para 505 e 27 e 25 na atual

    safra 2008/2009, respectivamente, na regio Centro-Sul. Esse aumento representou um

    crescimento de 93,5%, 143% e 75% em 16 safras para essas caractersticas. J na

    regio Nordeste, adotando os mesmos parmetros e as mesmas safras o salto notado

    foi de aproximadamente 47, 3 e 1,5 para 64, 4 e 2,5. Em 16 safras houve um aumento

    percentual de 17, 17 e 33 para produo de cana-de-acar, acar e lcool,

    respectivamente (UNICA, 2009).

    A principal estratgia para aumentar a produtividade da cana-de-acar o uso

    de variedades melhoradas geneticamente, mas o alto nvel de ploidia aliado a

    aneuploidia (HOARAU et al., 2001) dificultam o melhoramento gentico. O processo de

    obteno de nova variedade longo e laborioso, exigindo cerca de 12 a 15 anos para

    sua obteno (LANDELL et al., 1999).

    A fim de diminuir o tempo despendido para obteno de novas variedades de

    cana-de-acar, os marcadores moleculares se tornam valiosas ferramentas. A partir

  • 2deles, pode-se mapear e identificar caractersticas agronmicas de interesse, assim

    como praticar a seleo assistida (CAIXETA et al., 2009), a qual consiste na seleo

    indireta de gentipos superiores por marcadores moleculares.

    Atualmente existem diversos tipos de marcadores moleculares, tais como AFLP

    (VOS et al., 1995), microssatlites genmicos, que so provenientes de bibliotecas

    genmicas e os microssatlites ESTs (Expressed Sequence Tag), provenientes de

    banco de dados de sequncias expressas, do projeto SUCEST (Sugarcane Espressed

    Sequence Tag). Os marcadores obtidos a partir de sequncias expressas, ESTs, nos

    permitem a construo de mapas funcionais, j que utilizam genes cuja funo

    conhecida.

    O mapeamento gentico de organismos poliplides s tornou-se possvel atravs

    da anlise de segregao dos marcadores em dose nica (MDUs), descrita por WU et

    al (1992). A partir dos mapas de ligao possvel conhecer a organizao do genoma

    e identificar os marcadores que esto ligados a caractersticas que so

    agronomicamente importantes, permitindo uma maior clareza sobre a influncia

    (positiva ou negativa) que os genes exercem sobre estas caractersticas e

    possivelmente detectar provveis QTLs (Quantitative trait loci).

    Desta forma, este trabalho teve por objetivo construir um mapa de ligao e

    identificar marcadores associados a caractersticas de interesse agronmico em

    prognie do cruzamento entre duas cultivares de cana-de-acar, utilizando

    marcadores moleculares do tipo AFLP e microssatlites genmicos e derivados de

    ESTs.

  • 32. REVISO DE LITERATURA

    2.1 Classificao botnica da cana-de-acar

    A classificao taxonmica descrita por CRONQUIST (1981) determina que a

    cana-de-acar pertence diviso Magnoliophyta, classe Liliopsita, ordem Cyperales,

    famlia Poaceae, tribo Andropogoneae, subtribo Saccharininae, gnero Saccharum,

    contendo seis espcies: Saccharum officinarum (2n=80), S. barberi (2n=81-124), S.

    robustum (2n=60-250), S. spontaneum (2n=40-128), S. sinensis (2n=111-120) e S.

    edule (2n=60-80).

    MURKHERJEE (1957) em estudos realizados em geobotnica definiu o

    Complexo Saccharum que foi aprimorado posteriormente por DANIELS et al. (1975).

    Nestes estudos foram constatados que os gneros Erianthus, Sclerostachya, Narenga e

    Miscanthus formavam um grupo de intercruzamento muito prximo, estando

    possivelmente envolvidos na origem da cana-de-acar.

    A origem da variabilidade gentica da cana-de-acar pode ser dividida em trs

    pontos: cultivares tradicionais, selvagens e modernas. As cultivares tradicionais

    pertencem a espcie S. officinarum, que acumulam altos nveis de sacarose, colmos

    grossos e com teor de fibra adequado moagem. J as cultivares selvagens englobam

    as espcies S. spontaneum e S. robustum que so praticamente desprovidas de

    sacarose, seus colmos so finos e fibrosos, com abundante perfilhamento. As cultivares

    modernas so derivadas de hibridaes entre espcies tradicionais e selvagens,

    seguidas por vrios retrocruzamentos com S.officinarum, processo denominado de

    nobilizao, para recorrer caracterstica agronmica de alta produo de acar

    (STEVENSON, 1965). Aproximadamente 80% do seu genoma contribuio da S.

    officinarum, enquanto 10 a 15% so contribuies da espcie selvagem S. spontaneum

  • 4e apenas 5 a 10% so provenientes de recombinaes cromossmicas (DHONT et al.,

    1996), comprovando a estreita base gentica das cultivares modernas.

    Quase todos as cultivares tradicionais desapareceram do cultivo, mas

    permanecem como importantes genitores das cultivares modernas e como potencial

    fonte de caractersticas para futuro melhoramento.

    2.2 Aspectos relacionados ao melhoramento gentico da cana-de-acar

    O melhoramento convencional da cana-de-acar inicia-se pela obteno de

    variabilidade gentica adequada para a seleo, a qual obtida pela hibridao entre

    dois (cruzamentos bi-parentais) ou mais clones (policruzamentos). Em geral, as

    populaes utilizadas para seleo so derivadas do cruzamento de variedades

    comerciais ou clones pr-comerciais. Os programas de melhoramento de plantas

    buscam utilizar em seus cruzamentos indivduos que sejam divergentes, com bons

    atributos agronmicos e resistentes s principais doenas, objetivando assim, aumentar

    a variabilidade gentica da gerao segregante, aumentando a probabilidade de

    identificar indivduos superiores (CRUZ et al., 2004).

    Como a cana-de-acar uma espcie algama, poliplide e de propagao

    vegetativa, os clones envolvidos nos cruzamentos so altamente heterozigticos, o que

    proporciona variabilidade gentica na primeira gerao de cruzamento (gerao F1).

    Devido propagao vegetativa, h uma fixao do potencial gentico individual do

    clone, no havendo uma alterao gentica ao longo das geraes (BORM &

    MIRANDA, 2005).

    Os indivduos originrios de sementes sexuadas (seedlings), obtidos na fase de

    gerao de variabilidade, so avaliados para um grande nmero de caracteres. Cada

    clone representado por uma nica planta (poucos colmos em uma touceira) repetido

    apenas uma vez em um nico ambiente. Nesta fase, efetua-se seleo individual para

  • 5caracteres de baixa herdabilidade com eliminao dos indivduos (clones) cujos

    caracteres esto abaixo dos nveis exigidos. Aqueles selecionados so multiplicados via

    clonagem atravs dos colmos, o que permite a transmisso integral do gentipo e sua

    avaliao em experimentos com repeties. O nmero de clones a ser avaliado diminui

    ao longo do processo seletivo, aumentando de forma gradativa o nmero de repeties,

    locais de avaliao e o tamanho das parcelas, ou seja, da preciso experimental, de

    forma que nas avaliaes finais, a preciso experimental alta suficiente para

    identificar e selecionar o gentipo superior (SOUZA JNIOR, 1989; SOUZA JNIOR,

    1995; BRESSIANI, 2001). Desse modo, a obteno de uma variedade de cana-de-

    acar exige longo tempo, normalmente 12 a 15 anos, desde a escolha dos parentais

    at o plantio em escala comercial (LANDELL et al., 1999).

    Em relao aos principais caracteres envolvidos no melhoramento da cana-de-

    acar, a produo de acar por hectare (TAH ou TPH) constitui a mais importante. A

    produo de acar por hectare envolve os componentes: tonelagem de cana por

    hectare (TCH) e teor de acar da cana (POL da cana). O componente TCH

    subdividido em nmero de colmos por hectare e peso por colmo o qual composto pelo

    dimetro, altura e densidade. A brotao rpida, vigorosa e prolongada da soqueira, a

    tolerncia ao frio e a seca, hbito ereto e a ausncia de florescimento dos colmos, tipo e

    teor de fibra e adaptabilidade colheita mecnica tambm so caractersticas

    desejveis na cultura. Outro ponto importante, diz respeito resistncia a doenas, a

    qual constitui o principal fator de substituio das variedades (BRESSIANI, 2001).

    Os parmetros tecnolgicos Brix%, Pol% Cana e Fibra so tambm os mais

    importantes para indicar a qualidade da cana-de-acar (SILVA, 1996). O pagamento

    da cana-de-acar, por exemplo, feito com base no teor de sacarose contido no caldo

    da cana. O Brix, parmetro mais utilizado na indstria do acar e do lcool, expressa a

    porcentagem peso/peso dos slidos solveis contidos em uma soluo pura de

    sacarose (FERNANDES, 2000). Este parmetro, medido em refratmetro, a unidade

    de escala que pelo ndice de refrao da luz, expressa a porcentagem em peso dos

    slidos dissolvidos em uma soluo aucarada a 200 (LOPES, 1986; SILVA, 1996).

    Entretanto, no Brix so expressos, no apenas a sacarose, mas todos os slidos

  • 6solveis (acares e no acares) presentes no caldo. Por outro lado, o Pol, definido

    como a quantidade em peso de sacarose em 100 ml de soluo, a qual medida pelo

    desvio tico provocado pela soluo, no plano de uma luz polarizada (LOPES, 1986,

    SILVA, 1996), reflete a concentrao de sacarose presente na cana.

    A Fibra % Cana refere-se matria insolvel em gua contida no colmo da cana-

    de-acar. Ela inclui toda a matria estranha que acompanha os colmos. A quantidade

    de fibra exerce influncia direta na moagem da cana, uma vez que altas porcentagens

    de Fibra refletem em uma baixa quantidade de caldo extrado e, portanto, baixa

    produo de acar. Por outro lado, baixos contedos de fibra esto associados ao

    aumento do acamamento e quebramento. Em geral, os caracteres Fibra e Pol

    apresentam-se negativamente correlacionados, entretanto existe variao quanto ao

    grau de correlao destes caracteres entre diferentes materiais, o que pode permitir a

    seleo de variedades com altos nveis de Pol e valores adequados de Fibra.

    Atualmente, h um interesse crescente no aumento da produo do bagao para a co-

    gerao de energia, como a utilizao da fibra no processo de hidrlise (enzimtica ou

    cida) na produo de etanol.

    O sucesso de um programa de melhoramento depende, entre outros fatores, da

    herdabilidade dos caracteres em questo. Brix e Pol apresentam alta herdabilidade, tal

    que estes caracteres, respondem positivamente a seleo. Segundo HOGARTH &

    CROSS (1987), a caracterstica teor de sacarose, medida como Brix, aparentemente,

    no apresenta depresso por endogamia sendo que a maior parte da varincia gentica

    tem sido apontada como aditiva. Na etapa de seedlings os coeficientes de herdabilidade

    considerando plantas individuais so baixos devendo-se a seleo de plantas

    individuais ser feita apenas para os caracteres de alta herdabilidade como, por

    exemplo, o Brix. Por outro lado, Fibra % Cana tem mostrado baixa herdabilidade.

    A tonelagem de cana por hectare (TCH), tambm apresenta baixa herdabilidade.

    Na maioria dos programas de melhoramento de cana-de-acar, na fase de seedlings,

    a seleo visual praticada de forma indireta baseando-se nos caracteres secundrios

    para selecionar o carter principal, ou seja, em respostas correlacionadas produo.

    Desta forma, nesta fase a seleo feita sobre os componentes de produo, tais

  • 7como, a altura da planta, dimetro e nmero de perfilhos como tambm o Brix

    (BRESSIANI, 2001).

    O conhecimento das relaes entre os componentes de produo de acar

    pode aumentar a eficincia de seleo para produo de acar (AITKEN et al., 2008).

    Recentemente, um aumento na produo de acar tem sido atingido principalmente

    pelo aumento dos componentes de produo da cana-de-acar do que propriamente

    pelo teor de acar da cana-de-acar (JACKSON, 2005).

    2.3 Marcadores moleculares

    Marcadores moleculares so fragmentos de DNA que permitem a distino de

    indivduos geneticamente diferentes (BORM & SANTOS, 2004). Dentre suas

    aplicaes no melhoramento vegetal, est a seleo assistida de caractersticas de

    importncia agronmica. Uma vez mapeadas e identificadas, tais caractersticas podem

    ser selecionadas indiretamente por marcadores moleculares diretamente ligados a elas

    atravs da seleo assistida por marcadores (SAM). A identificao da ligao entre

    marcador e a caracterstica de interesse um pr requisito para a aplicao da SAM

    (DEMEKE et al., 1997; MOHAN et al., 1997; MILACH, 1998; GRUPTA et al., 1999;

    MORGANTE & SALAMINI, 2003; CHARCOSSET & MOREAU, 2004, PINTO et al.,

    2009).

    Considerando que um programa de melhoramento de cana-de-acar leva no

    mnimo 10 anos para lanar uma nova cultivar, os marcadores moleculares podem

    representar uma importante ferramenta j que reduzem o tempo de lanamento de

    novas cultivares com caractersticas agronmicas desejveis (PINTO et al., 2009).

  • 8 2.3.1 Marcadores moleculares baseados em AFLP

    Os marcadores gerados pela anlise de polimorfismos de comprimento de

    fragmento amplificado (AFLP), descrita por VOS et al. (1995), associam a

    especificidade, resoluo e poder de amostragem da digesto com enzimas de

    restrio com a velocidade e praticidade de deteco dos polimorfismos via PCR

    (FERREIRA E GRATTAPAGLIA, 1998).

    O DNA genmico total da planta clivado por enzimas de restrio, originando

    um nmero extremamente elevado de fragmentos. Esses fragmentos so conseguidos

    a partir da digesto do DNA total com duas enzimas de restrio: uma de corte raro,

    com stio de restrio contendo seis a oito bases (EcoRI: um corte a cada 2- 2,5 kb em

    Arabidopsis sp) e uma de corte freqente, com stio de restrio contendo quatro bases

    (MseI: um corte a cada 300-400 pb em Arabidopsis sp) (LISCUM & OELLER, 2000).

    O uso de duas enzimas de restrio para a digesto do genoma resulta em trs

    tipos de fragmentos de DNA: aqueles onde as duas extremidades foram clivadas

    somente com a enzima de corte freqente, os que foram clivados apenas pela enzima

    de corte raro e os que sofreram a ao das duas enzimas. VOS et al. (1995)

    constataram que 90% dos fragmentos gerados pelas enzimas de restrio eram os que

    continham as duas extremidade clivadas pela enzima de corte freqente (MseI), mas os

    fragmentos predominantemente amplificados so aqueles que foram clivados pelas

    duas enzimas de restrio. Este fato explicado porque o primer- MseI, complementar

    ao stio de restrio da MseI, apresenta uma temperatura de anelamento menor,

    fazendo com que a amplificao desses fragmentos sejam menos eficientes. Alm

    disso, os fragmentos MseI- MseI ou EcoRI-EcoRI, possuem regies invertidas em suas

    extremidades, o que pode ocasionar um pareamento das mesmas, criando uma

    competio com o primer (VOS et al., 1995; CAIXETA et al., 2009).

  • 9Uma vez feita a digesto, oligonucleotdeos (25-30 pb) adaptadores so ligados

    s extremidades de cada fragmento. Esse passo faz-se necessrio para que no haja

    uma restaurao no stio original da enzima, devido mudana de base na sequncia

    do adaptador, impedindo a ocorrncia de uma nova clivagem depois que a ligao

    tenha sido concluda. Esta estratgia de reao simultnea permite que a digesto e a

    ligao ocorram no mesmo tubo (CAIXETA et al., 2009; BLEARS et al., 1998).

    A seguir uma amplificao seletiva realizada com dois iniciadores

    complementares a ambos os adaptadores. Um complementar ao adaptador da enzima

    de corte raro seguido de um ou trs nucleotdeos aleatrio na extremidade 3 e outro

    complementar ao adaptador da enzima de corte freqente acrescido por um ou trs

    nucleotdeos na extremidade 3. O uso desses dois iniciadores seletivos reduz a

    quantidade de fragmentos de DNA, j que apenas os que contm os nucleotdeos

    seletivos flanqueando o stio de restrio sero amplificados (CAIXETA et al., 2009;

    BLEARS et al., 1998).

    Embora haja a possibilidade de utilizar diferentes quantidades de nucleotdeos

    seletivos VOS et al. (1995) demonstraram a necessidade de utilizao de trs bases

    seletivas para obteno de padro de bandas desejvel e tambm constataram que a

    cada base seletiva adicionada o nmero de fragmentos amplificados reduzido em

    aproximadamente quatro vezes. Entretanto, eles observaram que a amplificao

    realizada diretamente com iniciadores contendo trs nucleotdeos seletivos resultava

    em produtos com amplificaes no especfica, o que causava um grande arraste no

    gel. A fim de liquidar esse problema, desenvolveram uma estratgia baseada em duas

    amplificaes. A primeira, denominada de pr-amplificao, utiliza iniciadores com um

    ou nenhum nucleotdeo seletivo. Esses produtos pr-amplificados so utilizados como

    DNA molde para a segunda reao de amplificao realizada com trs nucleotdeos

    seletivos (VOS et al., 1995).

    Por fim, os fragmentos amplificados so separados por eletroforese em gel de

    poliacrilamida desnaturante de alta resoluo, sendo que o polimorfismo identificado

    pela presena ou ausncia de bandas.

  • 10

    A tcnica AFLP tem as vantagens de ser relativamente barata, fcil, rpida e

    tambm analisar o genoma completo da espcie o que lhe confere a capacidade de

    gerar centenas de marcadores genticos informativos. Porm apresenta a desvantagem

    de ser dominante, no possibilitando a identificao de indivduos heterozigticos

    (FERREIRA & GRATTAPAGLIA, 1998; MUELLER & WOLFENBARGER, 1999).

    2.3.2 Marcadores moleculares baseados em microssatlites

    O DNA microssatlite tambm conhecido como Simple Sequence Repeat (SSR),

    consiste de pequenas sequncias de DNA, com um a quatro nucleotdeos repetidos em

    tandem, cerca de oito vezes ou mais. Em genomas de eucariotos, estas sequncias

    simples so muito freqentes e distribudas ao acaso, alm de constiturem locos

    genticos altamente polimrficos (FERREIRA & GRATTAPAGLIA, 1998).

    Os microssatlites so muito atrativos aos melhoristas vegetais, pois eles

    combinam vrias vantagens, como: 1) natureza codominante e multiallica; 2)

    altamente polimrficos, permitindo discriminaes precisas, mesmo de indivduos

    altamente relacionados; 3) distribuio abundante e uniforme em todo o genoma de

    plantas; 4) podem ser analisados pela PCR; 5) a genotipagem por SSR pode ser semi-

    automatizada em ensaios multiplex, utilizando-se iniciadores marcados por

    fluorescncia; 6) a informao do marcador, baseada nas seqncias dos iniciadores,

    pode ser facilmente publicada e trocada entre laboratrios, melhorando os esforos

    cooperativos em pesquisa e desenvolvimento (BRONDANI et al., 1998).

    Existem dois tipos de marcadores microssatltes: os tradicionais que so

    provenientes de bibliotecas genmicas, denominados de SSRs genmicos, e os que

    so oriundos de banco de dados de sequncias expressas (Expressed Sequence Tags)

    e portanto, denominados de EST-SSRs.

    Os microssatlites genmicos so obtidos a partir da clivagem total do DNA

    genmico. Os fragmentos so selecionados quanto ao tamanho (300-700 pb) e ligados

  • 11

    a um vetor. O conjunto vetor-inserto transformado, e milhares de clones

    recombinantes so produzidos e selecionados por hidridizaes com sondas,

    selecionando aqueles que contenham microssatlites. Os insertos das colnias

    positivas so seqenciados e analisados para confirmar a presena dos microssatlites.

    Por fim, iniciadores flanqueando os microssatlites so desenhados (CAIXETA et al.,

    2009).

    Os EST-SSRs so derivados de sequncias expressas (ESTs) armazenadas em

    bancos de dados, e que representam sequncias transcritas do genoma. Elas

    apresentam homologia a genes envolvidos em diferentes vias metablicas das plantas

    como, por exemplo os genes responsveis pelo desenvolvimento, estresse bitico e

    abitico, regulao gnica e protenas essenciais (ARRUDA, 2001). Por serem

    derivados de regies codificantes do genoma, os EST-SSRs so mais conservados que

    as sequncias no-codificantes (TEMNYKH et al., 2001; MORGANTE et al., 2002),

    apresentando menores polimorfismos e maiores chances de marcarem caractersticas

    de interesse.

    O desenvolvimento dos EST-SSRs feito atravs da minerao de sequncias

    contendo microssatlites de dentro de bancos de dados.. Esta estratgia dispensa o

    seqenciamento de DNA sendo uma forma simples, rpida e econmica de obter

    iniciadores flanqueando as regies microssatlites, comparado ao SSRs obtidos das

    bibliotecas de DNA genmico (ZANE et al., 2002).

    Um total de 2005 clusters contendo microssatlites foram encontrados no

    SUCEST (Sugarcane EST), que o maior e mais completo banco de dados de

    sequncias expressas para cana-de-acar. A maioria destes clusters mostrou

    homologia a algumas protenas, incluindo protenas que se ligam ao RNA e DNA,

    protenas relacionadas defesa e regulao, entre outras (PINTO et al., 2004).

    Devido abrangncia de regies conservadas, atualmente, os EST-SSRs, so

    bastante utilizados em estudos de transferibilidade. Esse processo faz com que os

    marcadores SSRs apresentem um grande potencial no mapeamento comparativo (YU

    et al., 2004) bem como na clonagem de genes especficos e no estabelecimento de

    perfis nicos fingerprint para proteo varietal.

  • 12

    Os microssatlites tm sido teis para integrao de mapas genticos e mapas

    fsicos e tem provido os melhoristas e geneticistas com uma ferramenta eficiente para

    associar variao gentica e fenotpica (GUPTA & VARSHNEY, 2000).

    2.4 Mapeamento gentico em cana-de-acar

    A construo de um mapa de ligao depende da estrutura gentica, tamanho e

    complexidade da populao a ser mapeada. Devido complexidade, ao grande

    tamanho e alto nvel de poliploidia do genoma da cana-de-acar, o seu mapeamento

    muito complicado e laborioso, em comparao ao mapeamento de espcies diplides.

    No mapeamento da cana-de-acar, h necessidade de utilizar maior nmero de

    marcadores moleculares e prognies maiores (EDEM et al., 2006) devido a existncia

    de mais de dois alelos para um mesmo loco, com presena de alelos segregando

    individualmente em nmeros variados, alm da aneuploidia (HORAU et al., 2001;

    OLIVEIRA et al., 2007).

    O mapeamento gentico em organismos poliplides tornou-se possvel atravs

    da anlise da segregao de marcadores em dose nica (MDU). Neste mtodo, o

    marcador em dose nica est presente em uma nica cpia, em apenas um dos dois

    genitores envolvidos em um cruzamento, apresentando segregao na prognie na

    proporo de 1:1 (WU et al., 1992). Marcadores em dose nica em ambos os genitores

    segregando na prognie na proporo 3:1, embora menos informativos, tambm podem

    ser utilizados no mapeamento.

    Os primeiros mapas genticos em cana-de-acar foram construdos para se

    conhecer a organizao do seu genoma, bem como buscar tipo de populaes que

    aumentem o surgimento das doses nicas. Esse fato pode ser confirmado observando

    o pequeno tamanho das prognies que foram utilizadas nos trabalhos de AL-JANABI et

    al. (1993) e GRIVET et al. (1996) (Tabela 1). Embora essas populaes fossem

    pequenas, elas atendiam a proposta feita por WU et al. (1992), sendo que para detectar

  • 13

    Tabe

    la 1

    . Map

    as d

    e lig

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    licad

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    208

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    AL-J

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    l., 1

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    505

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    et a

    l., 1

    996

    R57

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    5AF

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    et a

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    001

    IJ76

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    165

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    AFLP

    , RAF

    , SSR

    10

    03

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    1074

    13

    6 90

    58,3

    AI

    TKEN

    et a

    l., 2

    005

    R57

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    MQ

    76-5

    3219

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    10

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    4153

    62

    861

    1052

    31

    441

    4329

    2 R

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    t al.,

    200

    6

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    10

    0 R

    FLP,

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    R, R

    FLP

    11

    18

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    7 13

    1 26

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    G

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    165

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    AFLP

    , SSR

    24

    0 23

    4 53

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    06,4

    AI

    TKEN

    et a

    l., 2

    007

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    -180

    x S

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    4966

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    LP, g

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    FLP,

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    FLP

    16

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    61,1

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    et a

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    147

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    , SR

    AP, T

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    24

    7122

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    432

    1461

    1212

    491

    452

    1732

    1

    1491

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    al.,

    200

    8

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    D: d

    ose

    dupl

    a, c

    M: c

    entiM

    orga

    ns.

  • 14

    marcadores em dose nica a populao de mapeamento utilizada deveria ser maior

    que 75 indivduos.

    A tabela 1 mostra alguns dos mapas genticos publicados para cana-de-

    acar, com os respectivos cruzamentos, tamanho da prognie, tipo de marcadores

    utilizados, dose analisada (simples ou dupla), nmero de marcas ligadas, grupos de

    ligao formados e a cobertura do mapa obtido, em centiMorgans.

    No mapeamento gentico da cana-de-acar trs estratgias so utilizadas

    para obter maior nmero de locos informativos. A primeira delas a utilizao de um

    dos genitores duplo-haplide. Neste caso, a maioria dos locos esto em homozigose

    e quando cruzado com um genitor heterozigoto, a prognie segregar na proporo

    de 1:1, como um cruzamento teste. Esta estratgia foi utilizada por AL-JANABI et al.

    (1993) e DA SILVA et al. (1993). A segunda a utilizao da autofecundao,

    aproveitando-se das doses nicas 3:1, utilizadas nos trabalhos de GRIVET et al.

    (1996) e HOARAU et al. (2001) para a construo do mapa da variedade R570. A

    ltima estratgia consiste em realizar cruzamentos interespecficos, tais como as

    populaes de mapeamento geradas a partir do cruzamento entre S. spontaneum

    (IND 81-146 e PIN 84-1) com S. officinarum (Green German e Muntok Java),

    realizados por MING et al. (2002) e tambm na introgresso de genes, apresentada

    por AITKEN et al. (2005), RABOIN et al. (2006), EDEM et al. (2006), AITKEN et al.

    (2007) e ALWALA et al. (2008). Todas as estratgias citadas maximizam o

    surgimento dos marcadores em dose nica que poderiam segregar na prognie, o

    que imprescindvel na construo de mapas de ligao.

    Cruzamentos bi-parentais envolvendo variedades comerciais ou clones elites

    de cana-de-acar tambm tm sido utilizados para a construo de mapas de

    ligao (GARCIA et al. 2006; OLIVEIRA et al. 2007). A utilizao de clones elites

    assim como de variedades envolvidas nas campanhas de cruzamento dos

    programas de melhoramento podem permitir a identificao de alelos favorveis,

    uma vez que os genitores envolvidos nos cruzamentos j passaram por processos

    de seleo. O primeiro mapa funcional em cana-de-acar foi publicado por

    OLIVEIRA et al. (2007) utilizando populao derivada do cruzamento entre dois

    clones elites. Esse tipo de mapa pode facilitar a identificao de marcadores

  • 15

    associados as caractersticas de interesse agronmico, tornando pea fundamental

    na deteco dos QTLs.

    Marcadores em dose nica esto presentes em altas freqncias no genoma

    da cana, aproximadamente 70% a 84% (AITKEN et al., 2005; DA SILVA et al.,

    2005). Entretanto, mapeando somente essas doses, os mapas de ligao publicados

    at o presente momento, ainda apresentam uma cobertura limitada do genoma,

    sendo que em mdia cerca de 16% a 30% das marcas ainda continuam no ligadas,

    isto , esto segregando em outras doses (AITKEN et al., 2005; DA SILVA et al.,

    2005). O mapa mais saturado publicado at o momento em cana-de-acar foi feito

    por AITKEN et al. (2005) que representa cerca de metade do seu genoma, seguido

    pelo mapa feito por HOARAU et al. (2001), com cobertura aproximada de um tero

    do genoma.

    A utilizao de marcadores que esto presentes em mais de uma cpia em

    apenas um dos genitores (multidoses) podem aumentar a cobertura do mapa em

    regies do genoma que apresentam baixo nvel de marcadores em dose nica,

    fazendo com que o nmero de marcadores no ligados diminua, assim como

    demonstrado por AITKEN et al. (2007) e EDEM et al. (2006).

    AITKEN et al. (2007) incorporando os marcadores em doses duplas em seu

    mapa de ligao teve um aumento no nmero de grupos de ligao de 47 para 123

    e, consequentemente, a cobertura do mapa de 2441 cM, somente utilizando

    marcadores em doses simples, passou para 4906 cM com ambas as doses.

    EDEM et al. (2006), alm de utilizarem os marcadores em dose nica, 1:1

    (simplex), utilizaram tambm aqueles que segregam em dose dupla, 3:1, 11:3 e 7:2

    (duplex, presente em duas cpias em um dos genitores), em dose tripla, 13:1, 15:1 e

    11:1 (triplex, presente em trs cpias em um dos genitores) e em dose qudrupla,

    64:1 e 69:1 (quadriplex, presente em quatro cpias em um dos genitores), sendo

    que 78% segregaram nos modelos Mendelianos propostos e 22% apresentaram

    distoro de ligao.

  • 16

    2.5 Deteco e mapeamento de QTLs

    A maioria das caractersticas de interesse agronmico em plantas so

    controladas por vrios genes. Nesse caso, os fentipos resultantes apresentam uma

    variao contnua ao invs de classes fenotpicas discretas. Os genes ou locos

    cromossmicos que controlam essas caractersticas quantitativas so denominados

    de QTL (Quantitative Trait Loci) (FACONER & MACKAY, 1996).

    O mapeamento de QTLs envolvidos na manisfestao de diversos caracteres

    de interesse se d com base entre as relaes fenotpicas e genotpicas (atravs de

    marcadores moleculares), podendo estar associado a um efeito positivo ou negativo

    na caracterstica.

    Entretanto, os testes estatsticos so viezados, porque existe uma confuso

    entre efeito de QTL e a distncia do marcador, resultando em um baixo poder de

    detectar quando as marcas no esto completamente cobertas pelo genoma ou

    quando uma pequena amostra considerada (DOERGE et al., 1997; DOERGE,

    2002). Existem vrios softwares que so capazes de detectar QTLs em cana-de-

    acar, entre eles, o MAPMAKER/QTL e o SAS usados por MING et al. (2001) e

    MING et al. (2002), bem como o QTL Cartografer, usado por AITKEN et al. (2008).

    O mapeamento de QTLs de suma importncia uma vez que pode aumentar

    o conhecimento das relaes existentes entre a influncia dos genes com a

    produo de acar e as caractersticas relacionadas, facilitando a determinao e

    manipulao dessas caractersticas para o desenvolvimento de variedades

    superiores de cana-de-acar (MING et al., 2002).

    Os caracteres quantitativos so altamente influenciados pelo ambiente e

    expressam distintos graus da interao gentipo x ambiente, isto , aquele(s)

    gentipo(s) que tem um desempenho diferenciado em distintos ambientes

    (FACONER & MACKAY, 1996). Por isso importante estudar as caractersticas

    quantitativas em diferentes ambientes (anos), pois se um QTL detectado para

  • 17

    ambos, a chance dele estar ligado ao valor genotpico do indivduo maior do que

    estar expressando apenas o fentipo, apresentando maiores possibilidades de

    ligao com a caracterstica avaliada e utilizao na seleo assistida. Estudos de

    deteco de QTLs em distintos anos foram feitos por HOARAU et al. (2002), AITKEN

    et al. (2006), AITKEN et al. (2008) e PINTO et al. (2009) (Tabela 2).

    A tabela 2 apresenta alguns resultados publicados de mapeamento de QTLs

    em cana-de-acar, identificando o tipo de prognie que foi utilizado bem como os

    marcadores moleculares, as caractersticas relacionadas com os respectivos nveis

    de significncia, o efeito que as marcas detectadas apresentam sobre as variaes

    fenotpicas das caractersticas e o coeficiente de regresso (R2), como sendo a

    porcentagem da variao fenotpica atribuda ao QTL.

    O fato dos efeitos dos QTLs serem baixos atribudo a condio de

    poliploidia da cana-de-acar, sendo que a presena de vrios alelos exercendo

    influncia sobre a mesma caracterstica resulta em vrios alelos com baixo efeito

    individual (AITKEN et al, 2008).

  • 18

    Tabe

    la 2

    . Det

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    QTL

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    65,5

    %

    MIN

    G e

    t al.

    (200

    1)

    PIN

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    RFL

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    a 1

    8,8

    68,3

    %

    MIN

    G e

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    (200

    1)

    Gre

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    -146

    R

    FLP

    Prod

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    ac

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    -0

    ,46

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    55

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    %

    MIN

    G e

    t al.

    (200

    2)

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    2***

    -1

    ,27

    a 0,

    92

    18,5

    %

    Peso

    do

    colm

    o 10

    ***

    -4,4

    5 a

    2,66

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    ,7%

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    2*

    **

    -5,0

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    7,38

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    ,9%

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    19**

    * -1

    ,61

    a 2,

    67

    60,6

    %

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    zas

    7***

    -1

    ,05

    a 1,

    04

    39,1

    %

    PIN

    84-1

    x M

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    k Ja

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    RFL

    P

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    7***

    0,

    08 a

    0,1

    4 30

    ,2%

    MIN

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    t al.

    (200

    2)

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    12

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    7 a

    0,98

    39

    ,9%

    Pe

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    o co

    lmo

    24**

    * -1

    ,91

    a 2,

    36

    71,6

    %

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    ero

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    1***

    0,

    08

    6,1%

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    1***

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    ,28

    7,0%

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    ***

    -0,7

    8 a

    0,71

    41

    ,4%

    R57

    0 AF

    LP

    Di

    met

    ro d

    o co

    lmo

    29*

    (31*

    ) -0

    ,109

    a 0

    ,087

    (-

    0,09

    5a 0

    ,011

    3)

    1 a

    4%

    (1 a

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    )

    HO

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    et a

    l. (2

    002)

    Altu

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    o co

    lmo

    22*

    (25*

    ) -8

    ,74

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    ,76

    (-8,

    96 a

    12,

    18)

    1 a

    5%

    (2 a

    6%

    )

    Nm

    ero

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    olm

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    24*

    (31*

    ) -1

    ,76

    a 2,

    38

    (-2,

    96 a

    2,6

    1)

    1 a

    7%

    (2 a

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    )

    Brix

    10

    * (1

    2*)

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    1 a

    0,54

    (-

    0,42

    a 0

    ,51)

    1

    a 4%

    (2

    a 5

    %)

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    165A

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    44

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    2 a

    5%

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    TKEN

    et a

    l. (2

    006)

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    * (1

    8*)

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    (-

    1,78

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    5

    a 2%

    (2

    a 6

    %)

    IJ76

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    x Q

    165A

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    SSR

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    o 22

    * (2

    2*)

    -0,8

    8 a

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    (-

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    %)

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    t al.

    (200

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    2 a

    7%

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    )

  • 19

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    (-1,

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    9%

    (2 a

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    )

    Altu

    ra d

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    lmo

    16*

    (13*

    ) -1

    2,28

    a 1

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    (-

    9,41

    a 1

    0,11

    ) 2

    a 6%

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    %)

    TCH

    22

    * (1

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    71 a

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    9)

    2 a

    7%

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    )

    SP80

    -180

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    4966

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    )

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    t al.

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    7,85

    %)

    Pol

    19*

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    ) -1

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    )

    TPH

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    ) N

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    : *p

  • 20

    3. MATERIAL E MTODOS

    3.1 Populao de mapeamento

    A populao de mapeamento foi constituda de 200 indivduos tomados ao

    acaso de uma prognie derivada de um cruzamento bi-parental entre o clone elite

    IACSP95-3018 (genitor feminino) e a cultivar IACSP93-3046 (genitor masculino),

    realizado no ano de 2004 na estao experimental do Centro de Tecnologia

    Canavieira (CTC) em Camamu (BA). O clone IACSP95-3018 bastante utilizado

    como genitor em programas de melhoramento e apresenta suscetibilidade

    ferrugem, enquanto a cultivar IACSP93-3046 apresenta altos nveis de sacarose,

    bom perfilhamento, colmos eretos sendo recomendada para colheita mecanizada e

    com resistncia ferrugem.

    O experimento foi conduzido na fazenda Nova Aliana no municpio de Salles

    Oliveira-SP, nos anos agrcolas de 2007/08 e 2008/09. O delineamento experimental

    utilizado foi de blocos ao acaso, com quatro repeties. Cada bloco foi formado por

    quatro linhas de 118 metros, espaadas 1,5 metros e as parcelas de dois metros

    lineares alocadas nessas linhas. Os blocos foram formados com os 220 clones, mais

    quatro repeties das duas variedades utilizadas como padres, SP81-3250 e

    RB835486, e dos dois genitores. Cada bloco teve como bordadura a IAC86-2480

    (infectora da ferrugem marrom) alm de mais uma bordadura no experimento todo

    com a IAC86-2210 (infectora do mosaico). A prognie apresenta variabilidade para

    os componentes de produo percentual de Brix, perfilhamento e altura de colmos e

    tambm para resistncia a doenas como, por exemplo, a ferrugem.

  • 21

    3.2 Avaliaes fenotpicas

    Depois de decorrido 12 meses do plantio em ambos os anos (cana planta e

    cana soca), amostras de 10 canas-de-acar foram coletadas de cada clone e

    genitores e avaliadas para os componentes de produo e os parmetros de

    qualidade. Foram estimados, para as quatro repeties nos dois anos, os

    componentes de produo:

    a) dimetro do colmo, amostrando-se dez colmos seguidos na linha,

    mensurado com paqumetro no meio do entren localizado no

    comprimento mdio do colmo;

    b) peso dados em kilos (kg) do feixe constitudo de 10 colmos

    c) altura do colmo, medido da base insero da folha +3, estimado nos

    mesmos dez colmos;

    d) nmero de colmos estimado com a contagem dos colmos no sulco de 2m

    e) TCH (Toneladas de cana por hectare) valor estimado com base no

    nmero de colmos da parcela (NC) e no peso do feixe de 10 colmos (P),

    atravs da equao

    TCH= NC x P x 0,667

    Os parmetros de qualidade, Fibra, Brix e Pol%Cana tambm foram

    mensurados de amostras de 10 canas-de-acar coletadas de cada clone e

    genitores, de acordo com os mtodos descritos no guia CONSECANA (2006).

    Devido aos altos custos que essas anlises requerem, somente dois dos quatro

    blocos foram avaliados. Brix refere a estimativa do total de slidos solveis que

    esto presentes no caldo, enquanto Pol%Cana definido como a quantidade de

    sacarose presente em 100ml da soluo e Fibra refere-se a matria insolvel em

    gua que est presente no colmo.

  • 22

    3.2.1 Anlise dos dados

    As dez caractersticas avaliadas foram submetidos a anlise de varincia pelo

    programa estatstico SAS (SAS, 1990) e comparado os nveis de significncia entre

    blocos, entre os clones, entre genitores. Tambm foi calculado o coeficiente de

    variao do experimento (CV%), o erro, atravs do resduo do quadrado mdio, bem

    como a mdia dos genitores e dos clones.

    A anlise de varincia foi calculada para cada caracterstica de cada ano da

    cultura, baseada no modelo abaixo:

    ijiij g+b+=Y +j ,

    Onde, igb ,, j e ij so a mdia geral, efeito de bloco, efeito do gentipo e efeito do

    erro, respectivamente. Os efeitos de gentipos foram separados em efeitos de

    clones, de genitores e de padres, com auxlio de variveis que as identificavam.

    Herdabilidade no sentido amplo ( 2h ) para cada caracterstica em cada ano foi

    determinada por (FALCONER & MACKAY, 1996)

    222 pgh = ,

    Onde, 2 g = varincia genotpica e

    2 p = varincia fenotpica, sendo que esta

    determinada por:

    regp222 += ,

    Onde, 2 e = varincia do erro e r = nmero de repeties.

    A correlao fenotpica entre as caractersticas X e Y, foi determinada por:

  • 23

    Cor(x,y)= (Cov (x,y) / (V(x). V(y))1/2 ,

    Onde, Cov (x,y)= componentes da covarincia entre os caracteres X e Y; V(x) e

    V(y)= varincia dos caracteres X e Y, respectivamente.

    Todas as anlises estatsticas dos dados fenotpicos foram calculadas atravs

    do programa estatstico SAS (1990).

    3.3 Avaliaes com Marcadores Moleculares

    3.3.1 Extrao e quantificao do DNA genmico

    O DNA genmico total foi extrado utilizando o interndio +1 da cana-de-

    acar (primrdios foliares), conforme o mtodo de AL-JANABI et al. (1999). O DNA

    de cada indivduo foi quantificado na presena de um padro de DNA do fago de quantidades conhecidas em gel de agarose 0,8% (p/v) corado com brometo de

    etdio.

    3.3.2 Marcadores microssatlites

    Foram utilizados 35 microssatlites genmicos (gSSRs) (CORDEIRO et al.,

    2000) previamente mapeados na populao do Centro de Tecnologia Canavieira

    (SOUZA, 2003) e 71 microssatlites funcionais provenientes das etiquetas de

    seqncias expressas (EST-SSRs) do banco de dados do SUCEST, os quais vm

    sendo desenvolvidos no Laboratrio de Biologia Molecular de Plantas (Centro de

    Biologia Molecular e Engenharia Gentica - CBMEG/UNICAMP). Grande parte

    destes EST-SSRs apresentam homologia a genes de interesse.

  • 24

    As reaes de PCR foram efetuadas em um volume final de reao de 25 l

    contendo 40 ng do DNA molde, 0,2M de cada par de primer (forward e reverse),

    100 M de cada dNTP, 2,0 mM MgCl2, 10 mM Tris-HCl, 50 mM KCl, e 0,5 unidades de Taq DNA polimerase. O programa de amplificao constou de uma desnaturao

    inicial 940C por 5 minutos, seguida de 30 ciclos, cada ciclo contendo uma etapa de

    desnaturao 940C por 30s, temperatura de anelamento especfica para cada par

    de primer (forward/reverse) por 30s, extenso 730C por 30s, e um ciclo final 730C

    por 3 minutos. Os produtos da amplificao foram misturados com tampo

    formamida (contendo 98% formamida; 10 mM EDTA; 0,025% azul de bromofenol;

    0,025% xilene cyanol) na proporo (2 tampo:1 amostra) e desnaturados 950C

    por 5 minutos. As amostras foram separadas por eletroforese em gel de

    poliacrilamida desnaturante a 5% utilizando ladder de 10 bp como marcador de peso

    molecular. As bandas foram reveladas pela colorao com prata de acordo com o

    protocolo estabelecido por CRESTE et al. (2001).

    3.3.3 Avaliao com marcadores AFLP

    Os marcadores AFLPs foram obtidos segundo o mtodo de Vos et al. (1995).

    Para a obteno dos marcadores AFLP, 300ng de DNA genmico foram digeridos

    duplamente com as enzimas de restrio EcoRI e MseI e os fragmentos obtidos

    ligados a adaptadores especficos. Os produtos da digesto ligao foram diludos 6

    vezes em gua miliQ antes da pr-amplificao com primers de uma base seletiva.

    Os produtos da pr-amplificao foram diluidos 10 vezes em gua miliQ e utilizados

    nas reaes da amplificao seletiva compostas por combinaes de primers

    (EcoRI/MseI) de trs bases seletivas (AAC/CAA, AAC/CAC, AAC/CAT, AAG/CAG,

    AAG/CAT, ACC/CTC, ACG/CAG, ACG/CTT, ACT/CAG, ACT/CAT, ACT/CTG,

    ACT/CTT, AGA/CTG, AGC/CAG, AGC/CTC). Aos produtos amplificados foram

    adicionados tampo formamida a 98% (v/v) contendo 10 mM EDTA, 0,025% (p/v) de

    azul de bromofenol e 0,025% (p/v) de xileno cianol (2:1). Aps desnaturao 900C

    por 4 minutos foram separados em gel de poliacrilamida desnaturante a 6% e

  • 25

    revelados pela colorao com prata segundo protocolo descrito por CRESTE et al.

    (2001).

    3.3.4 Anlise da segregao de marcadores

    A partir dos resultados observados nos gis, procedeu-se anlise da

    segregao dos marcadores, sendo que os indivduos da prognie de mapeamento

    e os genitores foram genotipados com base na presena (1) e ausncia (0) do

    marcador. A cada marcador foi aplicado o teste estatstico qui-quadrado (2) para avaliar a distoro de segregao em relao s propores dos marcadores em

    dose nica (MDU) 1:1 (presente em apenas um dos genitores) e 3:1 (presente em

    ambos os genitores) ao nvel de significncia p

  • 26

    A anlise de marcas simples e simultneas foi calculada pelo SAS (1990) pela

    anlise de marcas simples entre os marcadores em dose nica (MDUs) e o valor

    fenotpico atribudo a cada clone individualmente, atravs de associaes mltiplas e

    simples, seguindo a descrio feita por GILMOUR (2007) com algumas adaptaes.

    Foi realizada uma primeira anlise de regresso linear mltipla envolvendo

    todos os MDUs. Foi adotado como padro de seleo a sada da primeira marca

    com contribuio para a variao da caracterstica, desta forma, eliminou as marcas

    que eram muito dependentes ou ligadas, obtendo o poder explicativo (R2) mltiplo de

    cada caracterstica.

    A partir das marcas pr-selecionadas, usando modelos de regresso linear

    simples, foram determinados os efeitos de marca simples de cada caracterstica

    para cada marca, ou seja, o aumento ou a diminuio fenotpica esperada predita,

    pela presena da marca e seu respectivo (R2) simples, sem isolar influncias

    simultneas de outras marcas.

  • 27

    4. RESULTADOS

    4.1 Anlises dos dados fenotpicos

    Os resultados gerais das anlises de varincias realizados entre os genitores

    e clones em cana planta e cana soca esto resumidos na tabela 3. Foi detectada

    uma forte influncia de bloco (p

  • 28

    Tabe

    la 3

    . Q

    uadr

    ados

    md

    ios

    da a

    nlis

    e de

    var

    inc

    ia p

    ara

    dim

    etro

    , pe

    so,

    altu

    ra,

    nm

    ero

    de p

    erfil

    hos

    (NC

    ), TC

    H,

    Fibr

    a, B

    rix e

    P

    ol%

    Can

    a do

    s 22

    0 cl

    ones

    em

    can

    a pl

    anta

    (P) e

    can

    a so

    ca (S

    ), e

    sign

    ific

    ncia

    pel

    o Te

    ste

    F.

    Di

    met

    ro

    Peso

    Al

    tura

    N

    C

    TCH

    Fi

    bra

    Brix

    Po

    l%C

    ana

    P

    S P

    S P

    S P

    S P

    S P

    S P

    S P

    S

    Bloc

    o 0,

    39**

    0,

    76**

    38

    ,26*

    * 37

    ,88*

    * 23

    042,

    03**

    10

    802,

    91**

    51

    ,31*

    56

    ,39*

    76

    22,0

    6*

    4062

    ,53*

    * 1,

    13N

    S

    13,0

    8**

    41,1

    9**

    23,3

    7**

    18,3

    8**

    7,67

    *

    Clo

    nes

    0,20

    **

    0,24

    **

    19,4

    4**

    11,5

    2**

    2049

    ,63*

    * 13

    60,4

    1**

    15,1

    2*

    41,1

    8**

    1755

    ,03*

    * 16

    81,5

    5**

    1,81

    **

    1,74

    **

    2,49

    **

    1,91

    **

    1,90

    **

    1,74

    **

    Gen

    itore

    s 0,

    41*

    0 43

    ,71*

    0,

    04N

    S

    1104

    ,50N

    S

    361,

    54N

    S

    12,5

    0NS

    134,

    84*

    393,

    79N

    S

    6559

    ,35*

    4,

    51*

    0,90

    NS

    0,74

    NS

    0,14

    NS

    0,01

    NS

    2,10

    NS

    CV

    8,

    07

    8,89

    19

    ,21

    19,8

    9 12

    ,63

    10,5

    6 28

    ,69

    25,7

    8 37

    ,25

    33,6

    4 7,

    14

    5,27

    3,

    62

    4,18

    5,

    41

    5,32

    QM

    res

    0,

    05

    0,05

    4,

    54

    2,80

    66

    8,25

    37

    6,93

    12

    ,06

    9,69

    11

    16,0

    1 53

    1,39

    0,

    84

    0,46

    0,

    57

    0,78

    0,

    71

    0,73

    M G

    enito

    res

    2,86

    2,

    62

    13,4

    7 10

    ,52

    218,

    43

    191,

    92

    11,6

    8 12

    ,41

    104,

    57

    87,2

    7 12

    ,82

    12,2

    9 20

    ,91

    21,6

    8 15

    ,76

    16,9

    3

    M C

    lone

    s 2,

    72

    2,46

    10

    ,97

    8,28

    20

    3,55

    18

    2,92

    12

    ,12

    12,2

    1 88

    ,82

    68,2

    8 12

    ,84

    12,8

    8 20

    ,82

    21,0

    7 15

    ,62

    16,0

    3

    *Sig

    nific

    ativ

    o ao

    nv

    el d

    e 5%

    (p

  • 29

    Para as outras caractersticas, isto , as que so dependentes do estande do

    campo, valores de at 12% do coeficiente de variao indicam uma alta preciso

    experimental (PERECIN et al., 2004), sendo que apenas dimetro em cana planta e

    cana soca (8,07 e 8,89) e altura em cana soca (10,56) se enquadram nos valores

    recomendados. Outra classificao feita por PIMENTEL GOMES (1985) enquadra a

    faixa de variao da ordem de 10 a 20%, como apresentando ainda uma boa

    preciso experimental, classificando peso (19,21 e 19,89, cana planta e cana soca)

    e altura (12,63 cana planta) como boas referncias de conduo experimental. As

    caractersticas nmero de perfilhos (28,69 e 25,78) e TCH (37,25 e 33,64), cana

    planta e cana soca, respectivamente, apresentam valores de baixa preciso

    experimental, concluindo que grande parte da sua variao atribuda ao ambiente.

    A mdia geral das caractersticas estudadas entre genitores e clones no

    apresentaram grande diferenas. Ao compar-las pode constatar-se que houve uma

    pequena depresso nos valores dos genitores para os clones. Isto se atribui

    depresso endogmica que ocorre no cruzamento entre plantas algamas,

    observadas pela diminuio das mdias dos valores fenotpicos. Alm disso, os

    genitores que foram utilizados no cruzamento para obteno dos clones,

    apresentam alto padro de qualidade e, na meiose, quando ocorre a recombinao

    allica, alguns genes favorveis podem no serem transmitidos s prognies,

    havendo um pequeno decrscimo nas mdias de suas caractersticas fenotpicas.

    A freqncia de distribuio dos valores fenotpicos dos clones e os valores

    fenotpicos mdios dos genitores em cana planta e em cana soca podem ser

    observadas na figura 1. Com exceo do dimetro do colmo, os valores fenotpicos

    dos genitores para todas as caractersticas avaliadas, tanto em cana planta como

    em cana soca, mostraram-se diferentes, contribuindo para a variao fenotpica

    observada entre os clones. A variao dos valores fenotpicos dos clones

    (amplitude) foi maior do que a diferena encontrada entre os genitores para todas as

    caractersticas e para os dois ciclos avaliados, evidenciando a ocorrncia de

    segregao transgressiva da prognie.

    As distribuies fenotpicas aliadas s mdias obtidas entre os clones indicam

    um maior desempenho das prognies derivadas de cana planta para dimetro, peso

    e altura do colmo e TCH, podendo ser notado pela distribuio direita dos grficos

  • 30

    Dimetro do colmo (cm)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    1,75

    1,85

    1,95

    2,05

    2,15

    2,25

    2,35

    2,45

    2,55

    2,65

    2,75

    2,85

    2,95

    3,05

    3,15

    3,25

    3,35

    3,45

    Cana plantaCana soca

    P2 (2,75 2,62)

    P1 (2,97 2,62)

    Peso do colmo (Kg)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    4,50

    5,50

    6,50

    7,50

    8,50

    9,50

    10,50

    11,50

    12,50

    13,50

    14,50

    15,50

    Cana plantaCana soca

    P1 (14,64 10,48)

    P2 (12,30 10,56)

    Altura do colmo (cm)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260

    Cana plantaCana soca

    P2 (212,56 188,50)P1 (224,31 195,34)

    Nmero de perfilhos

    0

    4

    8

    12

    16

    20

    24

    28

    2 4 6 7,5 8,5 9,5 10,5

    11,5

    12,5

    13,5

    14,5

    15,5

    16,5

    17,5 18

    Cana plantaCana soca

    P1 (11,06 10,33)

    P2 (12,31 14,50)

    TCH

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

    Cana plantaCana soca

    P2 (101,08 101,82)

    P1 (108,08 72,72)

    Fibra

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    10,75

    11,25

    11,75

    12,25

    12,75

    13,25

    13,75

    14,25

    14,75

    15,25

    15,75

    Cana plantaCana soca

    P1 (12,33 12,05)

    P2 (13,30 12,54)

    Brix

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    18,3

    18,5

    18,8 19

    19,3

    19,5

    19,8 20

    20,3

    20,5

    20,8 21

    21,3

    21,5

    21,8 22

    22,3

    22,5

    22,8 23

    Cana plantaCana soca

    P1 (20,75 21,78)

    P2 (21,07 21,58)

    Pol%Cana

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    1313

    ,313

    ,513

    ,8 1414

    ,314

    ,514

    ,8 1515

    ,315

    ,515

    ,8 1616

    ,316

    ,516

    ,8 1717

    ,317

    ,517

    ,8

    Cana plantaCana soca

    P1 (15,78 15,74) P2 (16,31 16,56)

    Figura 1. Freqncia de distribuio dos valores fenotpicos para dimetro, peso, altura, nmero de perfilhos, TCH, Fibra, Brix e Pol%Cana dos 220 clones de cana-de-acar em cana planta e cana soca. P1: IACSP95-3018; P2: IACSP93-3046.

  • 31

    e dos maiores valores das mdias dos clones. Essas condies que afetaram

    positivamente o vigor da planta foram mais desfavorveis para o seu

    amadurecimento, constatado pelo menor desempenho entre os clones para Brix e

    Pol%Cana em relao cana soca, e confirmado pelo posicionamento dos grficos

    esquerda, bem como pelos menores valores mdios dos clones. Resultados

    semelhantes foram relatados por HOARAU et al. (2002) que tambm encontraram

    oposio entre vigor e amadurecimento da planta em diferentes ciclos da cultura de

    cana-de-acar. Em ambas as situaes h indicativas que as variaes dessas

    caractersticas se devem ao efeito da interao do gentipo com o ambiente.

    4.1.1 Herdabilidade

    A herdabilidade no sentido amplo encontrada entre os 220 clones de cana-de-

    acar para todas as caractersticas avaliadas variou de 0,24 (nmero de perfilhos)

    a 0,78 (peso do colmo) em cana planta e de 0,59 (Pol%Cana) a 0,80 (dimetro do

    colmo) em cana soca, indicando que estas so as partes da variao fenotpica

    atribudas ao gentipo.

    De acordo com a classificao descrita por RESENDE (2002) a herdabilidade

    pode ser considerada como de baixa magnitude quando h2 < 0,15, mdia magnitude

    entre 0,15 < h2 < 0,50 e alta magnitude com h2 > 0,50. Conforme a Tabela 4, apenas

    as caractersticas nmero de perfilhos (0,24) e TCH (0,39), ambas em cana planta,

    apresentaram baixa herdabilidade, refletindo uma grande interferncia do ambiente

    na variao de suas caractersticas, confirmado pelo alto valor do coeficiente de

    variao.

    Observa-se tambm que as demais herdabilidades foram consideradas de

    moderadas a altas, possivelmente indicando um bom controle ambiental. Esses

    moderados valores evidenciam que as caractersticas avaliadas apresentam uma

    expressiva herana gentica, mas que ainda so sensveis a variao do ambiente.

    Valores de herdabilidade moderados a altos tambm foram reportados para

    dimetro e altura do colmo e nmero de perfilhos (HOARAU et al., 2002, AITKEN et

  • 32

    al., 2008), peso do colmo (AITKEN et al., 2008), TCH e fibra (PINTO et al., 2009) e

    Brix e Pol%Cana (BADALOO & RAMDOYAL, 2003, AITKEN et al., 2006), todos

    apresentando em comum as prognies derivadas de um cruzamento bi-parental.

    Tabela 4. Estimativas dos componentes de varincia ( 2g ) e ambiental (2e ) e

    herdabilidade (h2) no sentido amplo dos parmetros dimetro, peso, altura do colmo, nmero de perfilhos, TCH, calculados para quatro repeties e Brix, Fibra e Pol%Cana, calculado para duas repeties, dos 220 clones de cana-de-acar.

    Cana planta Cana soca 2g

    2e h2 2g

    2e h2

    Dimetro do colmo 0,04 0,05 0,77 0,05 0,05 0,80 Peso do colmo 3,86 4,32 0,78 2,25 2,76 0,77 Altura do colmo 355,40 655,12 0,68 247,66 387,01 0,72

    Nmero de perfilhos 0,78 11,97 0,24 7,69 9,84 0,76 TCH 173,89 1078,60 0,39 292,46 509,14 0,70 Fibra 0,39 0,77 0,50 0,66 0,45 0,75 Brix 0,42 0,56 0,62 0,58 0,76 0,60

    Pol%Cana 0,34 0,68 0,50 0,52 0,72 0,59 2g =varincia gentica,

    2e =varincia do ambiente, h2=herdabilidade no sentido

    amplo.

    4.1.2 Correlao entre as caractersticas

    As estimativas de correlao fenotpicas das caractersticas em cana planta

    (rp), cana soca (rs) e entre cana planta e cana soca (rps) esto expostas na tabela 5.

    Foram encontrados valores baixos e positivos, tanto em cana planta quanto em cana

    soca, da correlao fenotpica para dimetro do colmo com altura do colmo (rp=0,11

    e rs=0,06), TCH (rp=0,36 e rs=0,19) e Pol%Cana (rp=0,19 e rs=0,18), entre o peso do

    colmo com Brix (rp=0,13 e rs=0,21) e com Pol%Cana (rp=0,23 e rs=0,34), da altura do

    colmo com nmero de perfilhos (rp=0,10 e rs=0,31), TCH (rp=0,40 e rs=0,53), fibra

    (rp=0,03 e rs=0,07), Brix (rp=0,08 e rs=0,13) e Pol%Cana (rp=0,06 e rs=0,18), do

    nmero de perfilhos com fibra (rp=0,02 e rs=0,27) e com Brix (rp=0,01 e rs=0,28) e do

    TCH com Brix (rp=0,08 e rs=0,31) e com Pol (rp=0,11 e rs=0,34).

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    Moderadas correlaes fenotpicas entre dimetro e peso do colmo (rp=0,60 e

    rs=0,60), entre o peso com a altura do colmo (rp=0,53 e rs=0,53) e com o TCH

    (rp=0,66 e rs=0,65), bem como altas correlaes fenotpicas entre nmero de

    perfilhos e TCH (rp=0,74 e rs=0,80), brix e Pol%Cana (rp=0,87 e rs=0,91) foram

    encontrados em cana planta e cana soca. Enquanto valores baixos e negativos de

    correlaes fenotpicas entre fibra com dimetro do colmo (rp=-0,28 e rs=-0,35), com

    peso do colmo (rp=-0,22 e rs=-0,13) e com pol (rp=-0,34 e rs=-0,03) foram obtidos

    tambm em ambos os ciclos.

    Tabela 5. Estimativas de correlaes fenotpicas, sendo que as que envolvem caractersticas de produo (dimetro, peso, altura do colmo, nmero de perfilhos e TCH) foram calculadas com quatro repeties, e as que envolvem parmetros de qualidade (Fibra, Brix e Pol%Cana) foram calculadas considerando apenas duas repeties. Acima da diagonal esto as correlaes para cana planta, abaixo as para cana soca e na diagonal as entre anos.

    CP/ CS DC PC AC NP TCH Fibra Brix Pol%Cana DC 0,007NS 0,60** 0,11* -0,03NS 0,36** -0,28** 0,06NS 0,19** PC 0,60** 0,10* 0,53** 0,03NS 0,66** -0,22** 0,13* 0,23** AC 0,06NS 0,53** -0,01NS 0,10* 0,40** 0,03NS 0,08NS 0,06NSNP -0,22** 0,14* 0,31** 0,04NS 0,74** 0,02NS 0,01NS -0,02NS

    TCH 0,19** 0,65** 0,53** 0,80** 0,16* -0,13* 0,08NS 0,11* Fibra -0,35** -0,13NS 0,07NS 0,27** 0,12* 0,04NS -0,3NS -0,34** Brix 0,02NS 0,21** 0,13NS 0,28** 0,31** 0,26** 0,10* 0,87**

    Pol%Cana 0,18* 0,34** 0,18* 0,23** 0,34** -0,03NS 0,91** 0,09* CP=cana planta, CS=cana soca, DC=dimetro do colmo, PC=peso do colmo, AC=altura do colmo, NP= nmero de perfilhos, TCH=toneladas de cana por hectare.

    A correlao obtida das caractersticas entre os anos mostrou-se de baixa

    significncia, sendo que apenas peso do colmo, TCH e Brix foram significativos

    (p

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    Fibra e Pol%Cana

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    10 11 12 13 14 15 16

    Fibra

    Pol%

    Can

    a Cana plantaCana socaCana plantaCana soca

    Figura 2. Estimativa de disperso das mdias individuais dos 220 clones de cana-de-acar entre Fibra e Pol%Cana em cana planta e cana soca.

    4.2 Anlise de segregao dos marcadores moleculares

    Analisando os perfis de bandas obtidos no gel dos genitores e dos clones, os

    mesmos foram genotipados com base na presena (1) e ausncia (0) das marcas

    (Figura 3).

    Figura 3. Polimorfismo obtido com: A) microssatlite EST-SCB 27 e B) combinao ACT/CTG. Esquerda para direita: V) variante somaclonal do genitor IACSP93-3046, P1) genitor IACSP95-3018, P2) genitor IACSP93-3046 e amostra de indivduos da populao de mapeamento.

    V P1 P2 Populao

    P1 P2 Populo

    A B

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