Universidade Federal de Viçosa

Programa de Pós Graduação em Genética e Melhoramento

SEMINÁRIO DE TESE

RESISTÊNCIA À FERRUGEM (Puccinia psidii) EM CRUZAMENTOS INTERESPECIFÍCOS DE Eucalyptus: HERANÇA E MAPEAMENTO GENÉTICO DE QTLs

Prelecionista: Alexandre Alonso Alves

Orientador: Acelino Couto Alfenas - DFP/BIOAGRO/UFV

Co-orientadores: Sérgio H. Brommonschenkel - DFP/BIOAGRO/UFV

Dario Grattapaglia - Embrapa CENARGEN

Douglas Lau - Embrapa CNPT

Eucalyptus é o gênero florestal de maior importância no mundo, sendo extensivamente utilizado nos setores de celulose e papel, carvão vegetal para siderurgia, construção civil, madeira serrada, dentre outros. Estima-se que a área plantada com eucalipto em todo o mundo ocupe cerca de 18 milhões de hectares (FAO, 2007) dos quais cerca de 3,5 milhões de hectares são de plantações florestais brasileiras (SBS, 2006). A utilização de materiais sem o conhecimento prévio de sua resistência a doenças, os ciclos sucessivos da cultura em uma mesma área e a sua expansão para regiões de clima mais favorável à infecção, têm favorecido a ocorrência e severidade de doenças (Alfenas et al., 2004 e Glen et al., 2007). Dentre as principais enfermidades que afetam a eucaliptocultura (Alfenas et al., 2004), a ferrugem, causada por Puccinia psidii Winter, é uma das mais severas na maioria das regiões brasileiras e constitui também uma ameaça aos plantios localizados em áreas onde ainda não há registro de sua ocorrência, como na Austrália e África do Sul (Coutinho et al., 1998; Booth et al., 2000 e Glen et al., 2007). A existência de genótipos de Eucalyptus spp. resistentes torna a resistência genética a melhor alternativa de controle desta doença. Um gene de resistência, denominado Ppr1, foi identificado em E. grandis e mapeado, via marcadores RAPD, em uma família de irmãos completos de E. grandis (Junghans et al., 2003). No entanto, as limitações inerentes à técnica de RAPD impossibilitaram a validação do gene em outras espécies e em outros backgrounds genéticos. Os marcadores RAPD mesmo quando convertidos em marcadores SCAR não possibilitaram transferibilidade e polimorfismo suficiente para permitir a validação do loco Ppr1 em outros pedigrees. Tendo em vista a baixa durabilidade da resistência monogênica em outros patossistemas, é necessário determinar outros genes de resistência distintos de Ppr1. Assim, avaliou-se por meio de inoculações artificiais, a resistência de 10 progênies interespecíficas de Eucalyptus spp. (Projeto Genolyptus). Estas análises evidenciaram que a hipótese de herança monogênica dominante (Junghans et al., 2003) não explica plenamente os resultados, em função da observação de segregação de 1R:3S em algumas progênies. A possibilidade de herança oligogênica, com dois genes independentes de efeitos complementares e não complementares foi então avaliada. Herança oligogênica tem sido relatada para uma série de patossistemas entre eles Oryza sativa-Pyricularia grisea (Li et al., 2007), Populus spp-Venturia inopina e Populus spp-Taphrina sp (Newcome et al., 2005). Os padrões de segregação obtidos para as dez progênies sugerem a segregação de dois genes independentes de efeitos complementares, isto é, sendo a presença de um alelo dominante de cada um dos locos necessária para ativação da resistência, o que caracteriza herança digênica com epistasia recessiva dupla. Um dos locos pode corresponder a um gene R, que codifica para uma proteína R receptora e o outro loco para uma proteína envolvida na via de transdução de sinais para ativação dos mecanismos de defesa. A falta de uma molécula que atue na transdução de sinais pode levar à suscetibilidade, mesmo a planta possuindo o gene R. A resistência à ferrugem em Eucalyptus spp. pode também ser explicada pela hipótese guarda, onde uma proteína R, codificada por um dos locos, monitora uma proteína da planta tida como alvo de virulência do patógeno, controlada pelo segundo loco. Quando proteínas efetoras do patógeno se ligam ao alvo de virulência, a proteína R pode ligar-se ao complexo, ativando as respostas de defesa da planta. Bueno et al., (2004) posicionaram o loco Ppr1 no grupo de ligação 3 pela observação de ligação com o marcador Embra227. No intuito de verificar se a resistência em progênies interespecíficas também envolve o loco Ppr1, 188 plantas do cruzamento [(DxG)x(UxGL)] foram genotipadas com microssatélites (SSRs) que compõem o grupo de ligação 3 de Eucalyptus spp. (Brondani et al., 2006). Pela estratégia de Fulker & Cardon, (1994), mapeou-se 1 QTL entre os marcadores Embra122 e Embra286, com valor da estatística F na região de maior verossimilhança de aproximadamente 87. A ligação entre o marcador Embra227 com o gene de R no cruzamento [(DxG)x(UxGL)] pode indicar o envolvimento de Ppr1 na resistência à ferrugem em duas famílias geneticamente não relacionadas. No entanto, diferenças na freqüência de recombinação entre os pedigrees pode ter contribuído para a diferença na distância entre Embra227 e Ppr1. Os mesmos 188 indivíduos da família [(DxG)x(UxGL)] estão sendo genotipados com cerca de 200 SSRs para a construção de um mapa genético integrado e de mapas genéticos individuais com ampla cobertura genômica. Esses mapas deverão possibilitar o mapeamento das regiões genômicas associadas à resistência à ferrugem permitindo determinar se a resistência é de fato controlada por dois genes independentes de ação complementar. Os resultados aqui apresentados certamente serão importantes no melhoramento visando à obtenção de materiais resistentes à ferrugem e na implementação de SAM (seleção assistida por marcadores moleculares) nos atuais programas de melhoramento genético de eucalipto, alem de possibilitar a clonagem posicional dos genes envolvidos na resistência.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Alfenas, A.C., Zausa, E.A.V., Maffia, R.G. & Assis, T.F. Clonagem e Doenças do Eucalipto. 1ª Edição. Viçosa MG. Editora UFV. 2004.

Booth, T.H., Old, K.M. & Jovanovic, T. A preliminary assessment of high risk areas for Puccinia psidii (Eucalyptus rust) in the Neotropics and Australia. Agriculture, Ecosystems and Environment 82:295-301. 2000.

Brondani, R.P.V., Williams, E.R., Brondani, C. & Grattapaglia, D. A microsatellite-based consensus linkage map for species of Eucalyptus and a novel set of 230 microsatellite markers for the genus. BMC Plant Biology 6: 20, 2006.

Bueno, N.W., Junghans D.T., Alfenas A.C., Brommonschenkel S.H. & Grattapaglia, D. Localized mapping of the Puccinia psidii resistance (Ppr1) locus in Eucalyptus with microsatellite markers. Proceedings, 50º Congresso Brasileiro de Genética. 2004. GP217.

Coutinho, T.A., Wingfield, M.J., Alfenas, A.C., & Crous, P.W. Eucalyptus rust: A disease with the potential for serious international implications. Plant Disease 82:819-825. 1998.

FAO http://faostat.fao.org/site/381/default.aspx (2007).

Fulker, D.W. & Cardon, L.R. A sib-pair approach to interval mapping of quantitative trait loci. Amercian Journal of Human Genetics 54:1092-1103. 1994.

Glen, M., Alfenas, A.C., Zauza, E.A.V., Wingfield, M.J., Mohammed, C. Puccinia psidii: a threat to the Australian environment and economy - a review. Australasian Plant Pathology 36:1-16.2007.

Junghans, D.T., Alfenas, A.C., Brommonschenkel, S.H., Oda, S., Mello, E.J., Grattapaglia,D. Resistance to Rust (Puccinia psidii) in Eucalyptus: Mode of Inheritance and mapping of major gene with RAPD markers. Theor Appl Genet 108:175–180. 2003.

Newcombe, G. Genes for parasite-specific, nonhost resistance in Populus. Phytopathology 95:779-783. 2005.

SBS – Disponível em: http://www.sbs.org.br/FatoseNumerosdoBrasilFlorestal.pdf (2006).

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Alexandre Alonso Alves Acelino Couto Alfenas

(Prelecionista) (Orientador)