Anais da XVII Semana de Iniciação Científica da UNICENTRO

11 a 13 de setembro de 2012 - ISSN – 2238-7358

POSTULAÇÃO DE GENES DE RESISTÊNCIA À FERRUGEM DA FO LHA

EM CULTIVARES BRASILEIRAS DE TRIGO.

João Fernando Ferrari Nogueira (ICV)1, Nayara Fabiola Marangoni1, Bruna Saviatto Fagundes2, Marcia Soares Chaves3, Sandra Patussi Brammer3,

Paulo Roberto Da Silva (Orientador)1,2, e-mail: prsilva@unicentro.br.

1Universidade Estadual do Centro-Oeste, Setor de Ciências Agrárias e Ambientais, Departamento de Ciências Biológicas, Guarapuava, PR. 2Programa de Pós - Graduação em Biologia Evolutiva, UNICENTRO/UEPG, Guarapuava, PR. 3Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, EMBRAPA – Trigo, Passo Fundo, Rio Grande do Sul. Palavras-chave: Melhoramento, Puccinia triticina, SCAR, STS. Resumo: Este trabalho teve como objetivo postular três marcadores moleculares associados aos genes Lr13, Lr35 e Lr46 que conferem resistência à ferrugem da folha do trigo. Os genes Lr13, Lr35 e Lr46 foram postulados em quatro linhagens e 15 cultivares mais populares do sul do Brasil. Estes dados são úteis aos melhoristas, pois permitem a seleção de genitores com base no potencial de gerar cultivares com resistência à ferrugem da folha. Introdução No Brasil, prejuízos ocasionados pela ferrugem da folha do trigo (Puccinia triticina) ocorrem anualmente. A incidência generalizada nas diferentes regiões produtoras varia em intensidade, dependendo das condições climáticas, da resistência genética das cultivares e do controle químico, sendo a utilização de cultivares resistentes o método mais eficiente de controle. Em genótipos suscetíveis, a severidade pode atingir níveis elevados comprometendo tanto o rendimento quanto a qualidade de grãos, os quais podem sofrer decréscimos acima de 30%, podendo chegar até a 50% ou mais (Roelfs, 1992; Reis, 1996; Chaves, 2003). Os genes que conferem resistência à ferrugem da folha em trigo são denominados Lr (leaf rust). Vários desses genes já foram identificados e mapeados. Alguns deles foram mapeados diretamente em genótipos hexaplóides, enquanto outros foram primeiramente encontrados em espécies afins, com menor nível de ploidia e, posteriormente, transferidos para o trigo cultivado. Atualmente, para o controle da ferrugem-da-folha, deve-se empregar combinações de genes, independentemente de serem de efeito maior ou menor no fenótipo. A combinação de genes de resistência por métodos clássicos de melhoramento tem sido limitada, devido à presença de um gene na planta mascarar o efeito de outro, o que torna difícil à avaliação fenotípica da

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presença individual de cada gene (Milach, 1997). Deste modo, a postulação dos marcadores associados a estes genes em germoplasma brasileiro é uma alternativa que contribuirá na aceleração da obtenção de cultivares de trigo com amplo espectro de resistência a ferrugem da folha. Esse trabalho teve como objetivo postular três marcadores moleculares associados aos genes de resistência Lr13, Lr35 e Lr46 em linhagens e cultivares de trigo mais populares no Sul do Brasil. Metodologia Para a postulação dos genes de resistência à ferrugem da folha do trigo com marcadores moleculares foram utilizados quatro genótipos de linhagens e 15 genótipos de cultivares de trigo mais populares no Sul do Brasil (Tabela 1). Três marcadores moleculares foram selecionados para postular a presença dos genes de resistência à ferrugem da folha Lr13, Lr35 e Lr46. Para essas analises moleculares, o DNA foi extraído do material vegetal de acordo com o protocolo proposto por Doyle & Doyle (1987) com algumas modificações. Para todos os marcadores utilizados neste trabalho foi utilizada a mesma solução para PCR. Esta solução foi preparada com 100 ng de DNA, tampão 1X, 0,75 U Taq DNA Polimerase, 0,2 µM de cada dNTP, 0,2 µM de cada primer, 2,5 mM de MgCl2 e água ultrapura até completar o volume final de 15 µL. As reações foram conduzidas em termociclador Veriti (Applied Biosystems) programado para: 3 minutos a 94°C; 5 ci clos de 1 minuto a 94°C, 1 min a 60°C e 1 minuto a 72°C; 40 ciclos de 1 minuto a 94°C, 1 min a 55°C e 1 minuto a 72°C; seguidos por uma extensão f inal de 10 minutos. Os produtos das amplificações foram resolvidos por eletroforese em gel de agarose 2%. Após eletroforese, o gel foi corado com brometo de etídio e visualizado em transiluminador com luz ultravioleta. Os marcadores foram avaliados de acordo com a presença ou ausência do alelo associado ao respectivo gene de resistência conforme descrito da literatura. Para auxiliar na postulação dos marcadores associados aos genes foram utilizados genótipos controles com conhecida presença ou ausência do produto de amplificação esperado. Resultados e Discussão Para cada um dos genes analisados no presente trabalho foram utilizados genótipos controles com conhecida presença ou ausência de cada gene. Para o gene Lr13 foram utilizados quatro genótipos como controle positivo, para o gene Lr35 foram utilizados um controle positivo e um controle negativo e para o gene Lr46 foi utilizado um controle positivo. Em todas as avaliações os genótipos controles comportaram-se como o esperado. Dos genótipos analisados, em 11 foi postulado a presença do alelo associado à resistência ao gene Lr13 (Tabela 1). Somente três genótipos apresentaram o alelo de resistência associado ao gene Lr35, conforme figura 1, e em seis genótipos o gene Lr46 (Tabela 1). Nas cultivares de trigo Fundacep 50, Fundacep 52, Pampeano, Fundacep Raízes e Fundacep 51 e

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na linhagem IPR 85 não foram postulados nenhum dos genes R (Tabela 1). Deste modo, esses genótipos não são indicados para serem utilizados como genitores para o desenvolvimento de linhagens e cultivares de trigos resistentes. Somente na cultivar BRS 296 foram postulados os três genes de resistência Lr13, Lr35 e Lr46. Esses dados aqui apresentados indicam que nestas cultivares e linhagens de trigo, o gene de resistência mais frequente é o Lr13, seguido do gene Lr46 e o gene menos frequente é o Lr35. Tabela 1 - Postulação de genes de resistência à ferrugem da folha, utilizando marcadores moleculares, em 4 linhagens e 15 cultivares de trigo populares do Sul do Brasil. Genótipos Lr13 Lr35 Lr46 Genótipos Lr13 Lr35 Lr46 BRS 208 - + - CD 104 + - - PF 040453 P + + IPR 85 - - - Quartzo + - - Fundacep Raízes - - - Supera + - - Fundacep 51 - - - BRS Guamirin + - + BRS 296 + + + Fundacep 50 - - - BRS 328 + - - Safira + - + RL 6082 NA - NA Fundacep Nova Era + - - RL 5711 NA + NA PF 970313 + - + Frontana RD + NA NA Abalone + - - Manitou Lr 13 RD + NA NA BRS 220 + - + Manitou Lr 13 iso. + NA NA Fundacep 52 - - - Lr 13 TC RD + NA NA Pampeano - - - PAVON76 NA NA + (+) indica gene presente de acordo com a postulação pelo marcador; (-) indica gene ausente de acordo com a postulação pelo marcador; (P) dado perdido e (NA) não avaliado.

Figura 1 - Padrão de amplificação do marcador associado ao gene de resistência à ferrugem da folha Lr35 em parte dos genótipos de cultivares mais populares do Sul do Brasil. 1- RL6082; 2- RL5711; 3- BRS 208; 4-PF 040453; 5- Quartzo; 6- Supera; 7- BRS Guamirin; 8- Fundacep 50; 9- Safira; 10- Fundacep Nova Era; 11- PF 970313; 12- Abalone; 13- BRS 220; 14- Fundacep 52; 15- Pampeano; 16- CD 104; 17- IPR 85; 18- Fundacep Raízes; 19- Fundacep 51; 20- BRS 296. A seta indica a banda de aproximadamente 900 pb associada ao gene Lr35. M indica o marcador de peso molecular DNA Ladder 100pb. Os genótipos 1 e 2 são controles negativo e positivo, respectivamente, para o gene Lr35. Os marcadores moleculares avaliados nesse trabalho representam uma ferramenta para os programas de melhoramento de trigo no Brasil, pois auxiliam na seleção de genitores para o desenvolvimento de cultivares resistentes à ferrugem da folha. Conclusões

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Com o presente trabalho foram postulados marcadores associados aos genes Lr13, Lr35 e Lr46 em germoplasma de trigo brasileiro. Estes dados poderão contribuir na aceleração da obtenção de cultivares de trigo com amplo espectro de resistência a ferrugem da folha.

Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, pelo auxílio financeiro. Referências CHAVES, M. S. & BARCELLOS, A. L. Situação das ferrugens do trigo no Brasil e comportamento das cultivares comerciais em 2000, 2001 e 2002. In: Seminario Internacional Resistencia a Royas en Trigo, 2003, La Estanzuela. Seminario Internacional Resistencia a Royas en Trigo – Resúmenes. La Estanzuela: INIA, p. 2. 2003. MILACH, S.C.K.; CRUZ, R.P. da. Piramidização de genes de resistência às ferrugens em cereais. Ciência Rural, v.27, p.685-689, 1997. REIS, E.M., CASA, R.T. & FORCELINI, C.A. Relação entre a severidade e a incidência da ferrugem da folha do trigo, causada por Puccinia recondita f. sp. tritici. Fitopatologia Brasileira 21. p.369-372, 1996. ROELFS, A.P.; SINGH, R.P.; SAARI, E.E. Rust diseases of wheat: concepts and methods of disease management. Mexico: Cimmyt, 81p. 1992.