Patrocínio

Realização

Cerrados

Aplicações práticas de análises genômicasem programas de caracterização e uso degermoplasma e melhoramento genético

Fábio Gelape Faleiro

124

82

1 0 0

1131 2 5

9 6

92

114

17

3

5 0

6 2105

25

19

98

1 2

6

x

x

63

78

Grupo 1 ( o) – 1, 9, 10, 11,16, 32, 37, 38, 39, 40, 41,

54, 66, 67, 68, 69, 70, 71,72, 73, 74, 97, 107, 109,116, 123, 124, 126, 127,128, 129, 130, 131, 134,

137Grupo 2 ( �) – 2 0 , 100, 101.Grupo 3 ( ◊) – 8 , 13 , 15 , 21 ,

23, 24, 26, 27, 30, 31, 43,44, 46, 47, 48, 49, 51, 57,58, 59, 60, 61, 64, 65, 75,76, 77, 79, 80, 81, 86, 87,88, 89, 91, 94, 99, 102, 103,

104, 106, 113, 117, 119,122, 132,133.Grupo 4 ( ) – 5 , 22 , 28 , 42 ,45, 55, 56, 84, 85, 90, 93,

110, 120, 125, 1 3 5 e 1 3 6 .G r u p o 5 (• ) – 14, 52, 9 6,108, 111, 112, 115, 121.Grupo 6 ( ) – 29 , 36 , 9 2,

1 1 8 .Grupo 7 (♦ ) – 4 , 3 5 , 8 2Grupo 8 (x) – 34, 1 1 4.Grupo 9 ( ) – 7, 17 3 3 , 8 3

95Grupo 10 ( ) – 3 , 1 8

*

*

G1

F1

G1 F1 G2

Cerrados

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

Análises genômicas – Análises do DNA

Met

Glu

Asp

Gly

Ser

Met

Met

Lys

Estrutural

Enzimática

ATGGAAGATGGTTCTATGAAAATG

DNA

AUGGAAGAUGGUUCUAUGAAAAUG

RNAm

Função biológica do DNA

RNA PROTEÍNAS

FENÓTIPO

AMBIENTE

Informações úteis

MARCADORES MOLECULARES

RAPD

Microssatélites

AFLP

ANÁLISES DE SEQUÊNCIA

Análises do DNA

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

Dados obtidos

CODIFICADOS

Cerrados

DiversidadeGenética

AgrupamentoAgrupamento

Grupo Indivíduos< 1 > D< 2 >

E CA B

AnáliseAnáliseEstatísticaEstatística

A B C D E

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

Matriz de dadosMatriz de dados

DendrogramaDendrogramaABCD

E

Distância GenéticaDistância GenéticaA B C D E

ABCDE

-0.440.670.670.56

--

0.440.440.56

---

0.220.33

----

0.11

-----

Projeção no PlanoProjeção no Plano

AA BB CC DD EE

GelGel

Softwares

Genes Statistica

SPSS NTSYS

Mapeamento genético

F1

. . .

x

P1 X P2

Resistente Suscetível

Softwares

Joinmap

JUMP/SAS

GQMol

QTLCartographer

1 2 3 4 5

Seqüências6

Unidade de tempo

Unidade de distância4

32

56 1

156423

tempo

Análises filogenéticas

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

MONTAGEM DO LABORATÓRIO DE GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR

Cerrados2002

JustificativasDemandas da pesquisa

Aplicações práticas da Genética e Biologia Molecular

Melhorar competitividade e qualidade dos projetos

Fortalecer parceria com Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia

Laboratório Genética e Biologia Molecular

MELHORAMENTOGENÉTICO

MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA

RECURSOSGENÉTICOS

ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS

LINHASPESQUISA

manga

forrageiras

seringueira

maracujá

soja

trigo

mandiocacevada

pitaya

S. macrocephala S. guianensis Arachis

Feijão guandu Panicum Capim elefante

forrageiras

Leucena

Brachiaria

Laboratório Genética e Biologia Molecular

MELHORAMENTOGENÉTICO

MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA

RECURSOSGENÉTICOS

ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS

Dis t Marcadoresc M

SCARBA8-5605 . 4

OF10-10500 . 3SCARF10-10508 . 0

OX11-5508 . 9

fer522 . 4fer472 . 0

fer560 . 7fer491 . 0

fer323 . 5

ant813 . 5ant735 . 8

ant89

Diversidade genética de fitopatógenos

Mapeamento de genes de resistência

Diagnóstico Molecularde fitonematóides

Proteômica – cigarrinha das pastagens

Tolerância à seca

Fitorremediação

Laboratório Genética e Biologia Molecular

MELHORAMENTOGENÉTICO

MICROBIOLOGIAAGRÍCOLA

RECURSOSGENÉTICOS

ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS

Estudo da variabilidadegenética de microorganismos

do solo

Laboratório Genética e Biologia MolecularLaboratório Genética e Biologia Molecular

MELHORAMENTOMELHORAMENTOGENÉTICOGENÉTICO

MICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIAAGRÍCOLAAGRÍCOLA

RECURSOSRECURSOSGENÉTICOSGENÉTICOS

ESTRESSES BIÓTICOSE ABIÓTICOS

Características agronômicase quantitativas

Características morfológicas

Características molecularesCerrados

latitude

longitude

Descritoresecológicos

Plantas nativas do Cerrado

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

PLANTAS MELHORADAS

CARACTERIZAÇÃO E USO DE GERMOPLASMAMELHORAMENTO GENÉTICO

Caracterização de GermoplasmaCaracterização de Germoplasma

Estudos de VariabilidadeEstudos de Variabilidade

Planejamento de CruzamentosPlanejamento de Cruzamentos

SeleçãoSeleção

RecomendaçãoRecomendação

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Pré-melhoramento

Atividades de identificação de

genes/características em espécies

silvestres e sua incorporação em materiais

elite, adaptados

Melhoramento

Atividades do uso dos métodos de seleção

e recombinação

Pós-melhoramento

Atividades de validação de cultivares,

sistemas de produção e venda de sementes

e mudas, marketing e transferência de

tecnologiahttp://www.cpac.embrapa.br/download/1365/t

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Marcadores moleculares X SIG

latitude

longitude Cerrados

Análise da diversidade genéticapor região de Stylosanthes guianensis

Costa et al. (Pesquisa Agropecuária

Brasileira, 40: 899-909, 2005)

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Análise da diversidade genéticapor região

Identificação de regiões demaior e menor diversidade

Cerrados

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Manutenção de bancos ativos de germoplasma X acessos duplicados

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

D i s t â n c i a d e L i g a ç ã o

P L 2

B u l k

P L 1 1

P L 1 0

P L 9

P L 6

P L 3

P L 5

P L 4

P L 8

P L 7

P L 1

0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0

Variações genéticas de plantasdos acessos CPAC 1043 e

CPAC 2251 de Stylosanthes macrocephala

D i s t â n c i a d e L i g a ç ã o

P L 1 1

P L 7

P L 9

P L 4

P L 3

P L 5

P L 6

B u l k

P L 1 0

P L 2

P L 8

P L 1

0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2

Plantas do CPAC 1043

Plantas do CPAC 2251

Costa ( Uso de marcadores moleculares e do SIG no estudo da variabilidade genética...,

Dissertação de Mestrado, Universidade Católica de Brasília, 2004)

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Seleção de acessos de maracujazeiro resistentes a doençasem plantações comerciais do Distrito Federal

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

S. capitata

S. guianensis

S. macrocephala135 acessos

CPAC1348

cv. ‘ Mineirão’

Diferenciação molecular inter-específicaCosta et al. (Pesquisa Agropecuária

Brasileira, 40: 899-909, 2005)

1

2

3

4

5

6

7

8

pauciflora

vulgaris

canescens

Pauciflora??

Diferenciação molecular intra-específicaFaleiro (Marcadores genético -moleculares aplicados a programas de

conservação e uso de recursos genéticos, 2007)

Muschner (2005)

Estudos evolucionáriosTaxas evolutivasTempo de divergência

Estudos filogenéticos Filogenia molecular

Estudos taxonômicos

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

124

8 2

100

113125

96

9 2

114

17

3

5 0

62105

25

1 9

98

12

6

x

x

63

78

Grupo 1 (o) – 1, 9, 10, 11,16, 32, 37, 38, 39, 40, 41,54, 66, 67, 68, 69, 70, 71,72, 73, 74, 97, 107, 109,116, 123, 124, 126, 127,128, 129, 130, 131, 134,137Grupo 2 ( �) – 20, 100, 101.Grupo 3 (◊ ) – 8, 13, 15, 21,23, 24, 26, 27, 30, 31, 43,44, 46, 47, 48, 49, 51, 57,58, 59, 60, 61, 64, 65, 75,76, 77, 79, 80, 81, 86, 87,88, 89, 91, 94, 99, 102, 103,104, 106, 113, 117, 119,122, 132,133.Grupo 4 ( ) – 5, 22, 28, 42,45, 55, 56, 84, 85, 90, 93,110, 120, 125, 135 e 136.Grupo 5 ( •) – 14, 52, 96,108, 111, 112, 115, 121.Grupo 6 ( ) – 29, 36, 92,118.Grupo 7 (♦) – 4, 35, 82Grupo 8 (x) – 34, 114.Grupo 9 ( ) – 7, 17 33, 8395Grupo 10 ( ) – 3, 18

*

*

Seleção de acessos de Stylosanthes macrocephala para composição de amostra nuclear

Acessos selecionados

Faleiro (Marcadores genético -moleculares aplicados a programas de conservação e uso de recursos genéticos, 2007)

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Características agronômicase quantitativas

Características morfológicas

Características moleculares

latitude

longitude

Descritoresecológicos

Faleiro et al. (Maracujá: germoplasma emelhoramento genético, 2005)

www.sct.embrapa.br/liv

Caracterização de germoplasma X aplicaçõesdos marcadores moleculares

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

24

Dispersão dos principais genitores utilizados no programa de melhoramento de manga da Embrapa Cerrados

Faleiro et al. (no prelo)

1

2

3

4

567

8

9

1 11 0

Distância Genética Relativa

Redução do número de 35 para 11 genitores de Stylosanthes

guianensis sem reduzir muito a variabilidade genética

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

BBBB

bbbb

pólenpólen

BbBb

Confirmação da fecundação cruzada

F1

Confirmação da fecundação cruzadautilizando marcadores moleculares

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Cerrados

Teste de ascendência genética em humanos

testes de paternidade

identificação de embriões nucelares e zigóticos em semente poliembriônicas

Teste de ascendência genética na fruticultura

Cordeiro et al. (Revista Brasileira de

Fruticultura, 28: 164-167, 2006 )

Cordeiro et al. (Revista Brasileira de

Fruticultura, 28: 454-457, 2006 )

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Genitor recorrente X Genitor resistente

F1

RC1F1

RC2

RC3

% de recuperação média do genoma recorrentesem e com o uso de marcadores moleculares

Sem o uso Com o uso50% 50%

75% >75%

87,5% >87,5%

93,75% >93,75%......

..

..

..

..

..

..

Cerrados

Mesma metodologia está sendo utilizada no programa de melhoramento do maracujazeiro

Genitor recorrente

Genitores resistentes

RC4

RC5

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Mapeamento de genes de resistência a doenças

do feijoeiro

Faleiro et al. (Fitopatologia

brasileira, 28: 59-66, 2003 )

Mapeamento de QTLs no feijoeiro

Faleiro et al. (Pesquisa Agropecuária Brasileira, 38: 1387-1397, 2003 )

Mapa genéticodo cacaueiro

Faleiro et al. (Euphytica

149: 227-235, 2006 )

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Facilitar construção de mapas de ligação, utilizando sondas heterólogas

Informações valiosas para estudos de evolução

Informações para estabelecimento de modelos e mapas únicos de referência

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Faleiro et al. (Genetics and Molecular

Biology, 23: 399-402, 2000 )

Identificação de marcadores molecularesligados à resistência à ferrugem

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

AMBIENTE

RNA PROTEÍNADNA

Caracter 1

Caracter 2

Caracter n...

Conceito da SAMM

Seleção indireta de característicascom base em marcadores moleculares

Cerrados

VANTAGENS:

- seleção em estágios iniciais de desenvolvimento

- seleção de genes de resistência sem o patógeno

- seleção de características de difícil avaliação

- seleção simultânea de diferentes genes

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Seleção simultânea de centenas ou milhares de marcadores, os quaiscobrem o genoma de uma maneira densa

Técnicas que possibilitaram o desenvolvimento da SGADesenvolvimento dos marcadores do tipo SNPs

Tecnologias de sequenciamento de alto desempenho (HT e UHT)

Aumento da capacidade das análises computacionais

Vantagens da metodologiaNão é necessário identificar e mapear marcadores com efeito significativo

Não é necessário o mapeamento de QTLs

Seleção genômica ampla – Genome wide selection

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

A B

X

AB

C D

X

CD

ABCD

ABC ABD ACD BCD

100

4.950

485.100

11.763.675

Capacidade Geral e Específica de Combinação

Distâncias genéticas – inferência sobre heterose

Uso de informações de marcadores – modelos mistos BLUPEstimativas do grau de parentesco

Métodos de predição de híbridos

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Fenótipo /Avaliação visual

Genótipo /Marcadores DNA

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

Impressãodigital

Padrão defragmentos de DNA

~

Cerrados

Fingerprinting e caracterização de cultivares de manga

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Faleiro et al., 2007 (no prelo)

• Análise da distribuição geográfica da variabilidade genética• Estratégias de amostragem para coleta de recursos genéticos• Análise de acessos duplicados e redundantes• Análise de pureza genética e contaminação de germoplasma• Análise da diversidade genética e freqüência gênica• Auxílio em trabalhos de classificação botânica e filogenia• Composição de coleções nucleares e de trabalho• Caracterização de germoplasma• Auxílio na seleção de genitores para programas de melhoramento• Confirmação de hibridações e autofecundações• Testes de ascendência genética e paternidade• Recuperação mais rápida do genoma recorrente• Desenvolvimento de mapas genéticos• Mapeamento comparativo• Mapeamento gênico• Seleção assistida por marcadores moleculares• Seleção genômica ampla• Predição de desempenho de híbridos simples• Análise de homogeneidade genética de sementes• Análise de pureza genética de sementes e mistura varietal• Análise de identidade genética ou fingerprinting• Caracterizaçãoe proteção de cultivares

APLICAÇÕES PRÁTICAS DOS MARCADORES MOLECULARES

GERMOPLASMA

PRÉ-MELHORAMENTO

MELHORAMENTO

PÓS-MELHORAMENTO

• 1961 – Convenção Internacional para proteção de cultivares• Criação da UPOV• No Brasil existe o Sistema Nacional de Proteção de cultivares

Cerrados

Proteção de cultivares

• Distinta• Homogênea• Estável

Para ser protegida, a variedade deve ser

Como é feita a distinção entre as variedades

• Descritores mínimos• Marcadores moleculares???

MARCADORES MOLECULARESprincípio científico, infra-estrutura ediferentes tipos e diferentes aplicações

Faleiro (2007)

www.sct.embrapa.br/liv

Faleiro (2011)

www.sct.embrapa.br/liv

APRESENTAÇÃO

Introdução

Princípio das análises genômicas

Laboratório de Genética e Biologia Molecular daEmbrapa Cerrados

Principais aplicações práticas das análises de DNA

Conclusões

ANÁLISES GENÔMICAS

QUÍMICA E FÍSICA

GENÉTICA

FISIOLOGIA

ESTATÍSTICA

PESQUISA AGROPECUÁRIA

Principais mensagens• Vários tipos de marcadores moleculares

• Queda de preço por análise (infra-estrutura e reagentes)

• Análise genética – Bioinformática

• Várias aplicações práticas dos marcadores moleculares

• A cada dia surgem novas aplicações (mapeamento asso-

ciativo, genome wide selection etc.)

• Qualquer programa de melhoramento pode ser beneficiado

• Uso prático dos marcadores depende da interação entre

profissionais da genética molecular e aqueles ligados aodesenvolvimento tecnológico