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Title: Mapeamento e validação de QTLs para isoflavonas em linhagens endogâmicas recombinantes de soja
metadata.dc.creator: Senra, João Felipe de Brites
Keywords: Isoflavonas;Mapeamento de QTLs;Metodologias;Validação;Isoflavones;QTLs mapping;Methodologies;Validation
Issue Date: 27-Mar-2013
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Citation: SENRA, João Felipe de Brites. Mapeamento e validação de QTLs para isoflavonas em linhagens endogâmicas recombinantes de soja. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnica; Recursos Florestais) - Universidade Federal do Espírito Santo, Alegre, 2013.
Abstract: O Brasil é um dos grandes produtores mundiais de soja, sendo o seu cultivo bem distribuído no território nacional. A cultura caracteriza-se pelo potencial para produção de isoflavonas, fitoestrógenos de ocorrência natural nas plantas e com estrutura química comparável a do estradiol. As principais isoflavonas são as agliconas (genisteína, daidzeína e gliciteína) e as β-glicosídeo (genistina, daidzina e glicitina, 6 "-O-acetil genistina, 6"-O-acetil daidzina e 6 "-O-acetil glicitina, 6 "-O-malonil genistina, 6"-O-malonil daidzina, 6 "-O-malonil glicitina) Existem relatos sobre a influência benéfica destes sobre a saúde humana, quanto a redução de doenças coronarianas, retardam a manifestação de arteriosclerose, possuem efeitos benéficos na hipercolesterolemia, protegem contra diversos tipos de câncer e melhoria da atividade hormonal. Nas plantas as isoflavonas estimulam o microrganismo Bradirizobium do solo, a formação de nódulos nas raízes para fixação e atividade contra fungos fitopatogênicos e aumenta a resistência ao ataque de pulgões. Mediante os benefícios das isoflavonas na alimentação, sua influência na fisiologia da planta e a complexidade de sua extração e quantificação, torna-se necessário avaliar e estudar o controle genético desta característica, estimando os marcadores moleculares ligados aos QTLs que as controlam. O objetivo deste trabalho foi mapear e validar QTLs para isoflavonas utilizando linhagens endogâmicas recombinantes RIL (Recombinant Imbred Lines) e comparar os resultados obtidos pelo mapeamento por intervalo simples (IM Simple Interval Mapping) e mapeamento por intervalo composto (CIM Composite Interval Mapping). A população é constituída por linhagens endogâmicas recombinantes RIL (Recombinant Imbred Lines) pertencentes ao programa de melhoramento de soja da Universidade Federal de Viçosa, oriundas do cruzamento entre a cultivar Hartwig e a linhagem Y-23, contrastantes para o teor de daidzina, glicitina, genistina, malonil daidzina, malonil glicitina, acetil daidzina, daidzeína, acetil genistina, genisteína, daidzeína total, genisteína total, gliciteína total, e isoflavonas totais. O processo de extração foi realizado por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC high performance liquid chromatography), e a quantificação por padronização externa, sendo os resultados obtidos em μg.g-1. Foram utilizados 133 marcadores polimórficos, com os quais foi obtido um mapa de ligação com 24 grupos de ligação, frequência máxima de recombinação de 25 cM e LOD mínimo de 3,0. Foi realizado o mapeamento por marca simples MAS (single-marker locus analysis) por análise de variância e regressão, pelo método do intervalo simples (IM, simple interval mapping), pelo método da regressão e da máxima verossimilhança, e o mapeamento pelo intervalo composto (CIM, composite interval mapping). A determinação da posição do QTL foi realizada pelo teste de permutação, com 10000 permutas, possibilitando estabelecer níveis de significância de 5 e 1%. Nas características malonil daidzina e acetil genistina não ocorreram linhagens transgressivas. O genótipo 2.27 apresentou as maiores concentrações em oito isoflavonas e o 4.75 as menores em 12. Existem altas correlações entre as isoflavonas do grupo DAC com genistina, genisteína e genisteína total e baixa entre glicitina com DAC e genistina, genisteína e genisteína total. Foram validados QTLs nos GLs A2, D2, E, H, K, M e N para DAC, em C2, D2, K e M para GEC, em A2, C2, D1a, D2, H, K, M e N para GLC e para isoflavonas totais no GLs G, H e O. No GL G foram encontrados QTLs de grande efeito para DAC, e um grande número de QTLs para GEC, apesar de não serem citados QTLs neste GL para estas isoflavonas. Existem indícios de relação entre controle genético da resistência ao nematoide do cisto e isoflavonas nesta população, devido à proximidade dos QTLs que controlam estas características. O método mais eficiente de mapeamento foi o CIM, em virtude da seleção de cofatores que permitiu eliminar os QTL fantasmas, o que não foi possível pelo IM pelo método da regressão e máxima verossimilhança. O mapeamento pelo CIM detectou 44, 40, 29 e 10 QTLs para DAC, GEC, GLC e isoflavonas totais respectivamente. O IM por regressão posicionou nove, cinco, quatro e dois QTL para DAC, GEC, GLC e isoflavonas totais respectivamente. O IM pela abordagem da máxima verossimilhança posicionou seis QTLs para DAC e 12 para GEC respectivamente
Brazil is a major world producer of soybeans, its cultivation being well distributed throughout the country. The culture is characterized by the potential for production of isoflavones, phytoestrogens naturally occurring in plants and chemical structure comparable to that of estradiol. The principal isoflavone aglycones are (genistein, daidzein and glycitein) and β-glucoside (genistin, daidzin and glycitin, 6 "-O-acetyl genistin, 6"-O-acetyl daidzin and 6 "-O-acetyl glycitin, 6 "-O-malonyl genistein, 6"-O-malonyl daidzein, 6 "-O-malonyl glycitin). There are reports on the beneficial effects of these on human health, and the reduction of coronary heart disease, delay the manifestation of atherosclerosis, have beneficial effects on hypercholesterolemia, protects against various types of cancer and improving hormonal activity. In plants isoflavones stimulate soil microorganism Bradirizobium, the formation of nodules on the roots and for fixing activity against pathogenic fungi and increases resistance to attack by aphids. Through the benefits of isoflavones in the feed, their influence on plant physiology and complexity of their extraction and quantification, it is necessary to evaluate and study the genetic control of this characteristic estimating the molecular markers linked to the QTL that control them. The objective of this work was to map and validate QTLs for isoflavone using recombinant inbred lines RIL (Recombinant Imbred Lines) and compare the results obtained by simple interval mapping (IM Simple Interval Mapping) and composite interval mapping (CIM Composite Interval Mapping). The population consists of recombinant inbred lines RIL (Recombinant Imbred Lines) belonging to soybean breeding program at the Federal University of Viçosa, from the cross between the cultivar Hartwig and lineage Y-23, contrasting the content of daidzin, glycitin, genistin , malonyl daidzin, malonyl glycitin, acetyl daidzin, daidzein, acetyl genistin, genistein, daidzein, total genistein total glycitein total, and total isoflavones. The extraction process was performed by high performance liquid chromatography (HPLC), and quantified by external standard, and the results obtained in μg.g-1. Markers were used 133 polymorphic, which was obtained with a linkage map with 24 linkage groups, recombination frequency of 25 cM and a minimum LOD of 3.0. Mapping was carried out by simple brand MAS (single-marker locus analysis) by analysis of variance and regression, by the method of simple interval (IM, simple interval mapping), by the method of regression and maximum likelihood, and the composite interval mapping (CIM composite interval mapping). The positioning of QTL was performed by permutation test with 10,000 permutations, allowing establish significance levels of 5 and 1%. In the characteristics malonyl daidzin and acetyl genistin were not transgressive lines. The genotype 2.27 presented the highest levels in eight isoflavones and 4.75 in the lower 12. There are high correlations between the group DAC with isoflavones genistin, genistein and genistein total and low glycitin between DAC and genistin, genistein and genistein total. QTLs were validated in GLs A2, D2, E, H, K, M and N for CAD, C2, D2, K and M for GEC in A2, C2, D1a, D2, H, K, M and N for GLC and total isoflavone in GLs G, H and O. In GL G were found QTLs of large effect for DAC, and a large number of QTLs for GEC, although not mentioned in this GL QTLs for these isoflavones. There is evidence of a relationship between genetic control of resistance to the cyst nematode and isoflavones in this population due to the proximity of the QTL controlling these traits. The most efficient method of mapping the CIM was due to the selection of cofactors that allowed QTL eliminate ghosting, which was not possible for the IM method and maximum likelihood regression. The mapping CIM detected by 44, 40, 29 and 10 QTLs for CHD, GEC, GLC and total isoflavones respectively. The IM regression positioned nine, five, four and two QTL for CAD, GEC, GLC and total isoflavones respectively. The IM approach by maximum likelihood for DAC positioned six QTLs for GEC and 12 respectively
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/6563
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