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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Desenvolvimento de marcadores moleculares EST-SSRs e mapeamento funcional em cana-de-açucar (Saccharum spp.)
Title Alternative: Development of EST-SSR molecular markers and functional mapping in sugarcane
Author: Oliveira, Karine Miranda
Advisor: Souza, Anete Pereira de, 1962-
Abstract: Resumo: A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) está entre as espécies de maior importância econômica no mundo, constituindo uma das principais fontes de produção de açúcar e álcool. Apesar do Brasil ocupar posição de destaque, como o maior produtor mundial, os níveis de produtividade são considerados baixos. Os programas de melhoramento para obtenção de novas variedades de cana-de-açúcar, mais produtivas e resistentes a pragas e doenças, podem ser acelerados com o desenvolvimento de marcadores genéticos, PCR específicos, fortemente ligados a genes que controlam as características de interesse. A utilização de marcadores em estudos de mapeamento genético e de QTL¿s (Quantitative Trait Loci) tem proporcionado um importante progresso no conhecimento da estrutura genômica e na genética da cana-de-açúcar. Sabe-se que os ESTs (Expressed Sequence Tags) apresentam grande potencial para serem utilizados com tais finalidades. O projeto de seqüenciamento de ESTs (SUCEST), do programa Genoma da FAPESP, identificou cerca de 43 mil clusters que representam os genes de cana-de-açúcar, potenciais para serem utilizados no desenvolvimento de marcadores genéticos. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e mapear marcadores EST-SSRs em uma progênie derivada do cruzamento entre duas variedades pré-comerciais de cana-de-açúcar, complementando os programas de mapeamento genético desta população. Uma busca no banco de dados do SUCEST resultou na identificação de marcadores microssatélites ou SSRs (Single sequence repeats) em 2005 clusters. Trezentos e setenta e dois locos EST-SSRs foram desenvolvidos e analisados e, destes, 149 foram selecionados para estudo de mapeamento genético. Um total de 2303 marcadores polimórficos (SSRs, EST-SSRs, RFLPs, EST-RFLPs e AFLPs) foi identificado nos 100 indivíduos da progênie F1, dos quais 1669 (72%) eram marcadores em dose simples (1:1 e 3:1), segregantes na população. As análises de mapeamento foram baseadas na metodologia de identificação de marcadores em dosagem única no genoma, com o auxílio dos programas JoinMap (versão 3.0) e OneMap. Para a formação dos grupos de co-segregação (GCs) utilizou-se LOD 5 e fração de recombinação de 0.35. A função de mapeamento de Kosambi foi adotada para conversão das freqüências de recombinação em distâncias de mapa em centiMorgans (cM). Dos 1669 marcadores segregantes, 664 (40%) foram distribuídos em 192GCs, gerando um mapa com 6261.1 cM de comprimento. Os 192 GCs foram agrupados em 14 prováveis grupos de homologia. Cento e treze dos 149 EST-SSRs avaliados foram mapeados e apresentaram homologia a genes conhecidos de outras espécies. A adição dos marcadores provenientes de seqüências expressas, aumentou a cobertura e densidade do mapa prévio desta população, possibilitando também a construção do primeiro mapa funcional de cana-de-açúcar. Os EST-SSRs desenvolvidos têm potencial de utilização na detecção de QTL¿s associados a características de importância econômica para a cultura da cana-de-açúcar

Abstract: Sugarcane (Saccharum spp.) is one of the most important cash crops, highly contributing towards the production of raw sugar and bioethanol produced worldwide. Even though Brazil is the major producer, sugar yield is considered low. Breeding programs for the attainment of new improved sugarcane varieties, which are more productive and more resistant to plagues and illnesses, could be sped up with the development of genetic markers that are PCR-specific and strongly linked to genes that control the desired agronomic traits. The use of genetic markers in genetic mapping and QTL (Quantitative Trait Loci) studies has allowed important progress in the knowledge of the genomic structure and genetics of sugarcane. It is a known fact that the ESTs (Expressed Sequence Tags) have great potential to be used with such purposes. The Sugarcane Expressed Sequence Tag Project (SUCEST) has identified about 43000 clusters that represent the sugarcane genes with a potential to be used in the development of genetic markers. In this context, the objective of the present work was to develop and map EST-SSR markers in a progeny obtained by the cross between two pre-commercial sugarcane varieties, complementing the genetic mapping programs of this population. A search in the SUCEST database resulted on the identification of the microssatellites or SSR (Single sequence repeats) markers in 2005 clusters. Thus, three hundred and seventy two EST-SSR loci had been developed and analyzed and, out of these, 149 were selected for mapping analyses. A total of 2303 polymorphic markers (SSRs, EST-SSRs, RFLPs, EST-RFLPs and AFLPs) were identified among the 100 F1 individuals, of which 1669 (72.5%) were single dose (SD ¿ segregated 1:1 and 3:1) markers. Map analyses were carried out using JoinMap (version 3.0) and OneMap algorithm, based on a single-dose marker approach. The linkage relationships of simplex markers were determined at a LOD score threshold of 5 and a recombination fraction threshold of 0.35 and map distances were derived from the recombination fraction using the Kosambi function. Out of these 1669 SD markers, 664 (40%) were scattered onto 192 co-segregation groups (CGs) with a total estimated map length of 6261.1 cM. Using both genomic and EST-derived SSR and RFLP, 120 of the 192 CGs were formed into fourteen putative homology groups (HGs). One hundred and thirteen of the 149 EST-SSRs evaluated were mapped and presented homology to previously studied genes of other species. The addition of the EST-derived markers increased the coverage and density of the previous map of this population, which also enabled the construction of the first functional linkage sugarcane map. The EST-SSRs developed have the potential to be used in the detection of QTLs associated to important economic traits for sugarcane culture
Subject: Cana-de-açúcar
Poliploide
SUCEST
Marcadores EST-SSR
Mapeamento funcional
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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