Mapeamento de QTLs associados à produção de frutos e sementes em híbridos de
Citrus Sunki vs. Poncirus trifoliata
Mapeamento de QTLs associados à produção de frutos e sementes em híbridos de
Citrus Sunki vs. Poncirus trifoliata1INTRODUÇÃO
Os citros são uma das mais importantes culturas brasileiras em termos
econômico-sociais. O Brasil é o maior produtor e exportador de suco concentrado
de laranja do mundo. O Estado de São Paulo concentra 75% da produção citrícola
do Brasil, contando com cerca de 202.000.000 de árvores e ocupando área
aproximada de 796.265 ha (Amaro, 1999).
A produção de um grande número de frutos e de sementes do fruto constitui
importante característica da variedade candidata a porta-enxerto de citros. As
espécies cítricas e os gêneros correlatos apresentam comportamento distinto na
habilidade de florescimento, frutificação e produção de sementes. Poncirus
trifoliata, um importante porta-enxerto para citros, tem hábito típico de
planta de clima temperado mostrando diferenças na fisiologia como folhas
decíduas no inverno, juvenilidade precoce, indução ao porte ananicante,
resistência ao frio, e importantes fontes de genes de resistência a doenças
(Spiegel-roy & Goldschmidt, 1996).
Os principais fatores ligados à produção de frutos cítricos são: polinização,
hormônios e o teor de carboidratos da planta (Goldschmidt, 1999). A influência
de polinizadores tem estreita ligação com a produção de frutos cítricos (Soares
Filho et al., 1995). A frutificação e a época de produção de frutos é
influenciada por práticas culturais, aplicação de hormônios e outros produtos
(Koller et al., 1999).
O número de sementes de porta-enxerto de citros varia conforme a espécie/
cultivar. Moreira (1941) determinou o número de sementes por fruto de diversos
porta-enxertos para citros relatando que a 'Lima da Pérsia' (C. limmetoides),
P. trifoliata e o pomelo (C. paradisi) produziram 6, 29 e 35 sementes por fruto
em média.
O porta-enxerto denominado C. sunki Hort. ex. Tanaka é originário do sudeste da
China sendo indicado como porta-enxerto para laranjas, tangerinas e pomelos,
possui diversas características desejáveis, como: induz boa formação de copa,
apresenta tolerância a tristeza, xiloporose, sorose e declínio, tolerância a
solos salinos e a seca. O porta-enxerto 'Sunki' apresenta aspectos indesejáveis
como: suscetibilidade à gomose e pequeno número de sementes viáveis por fruto
(Pompeu Junior, 1991; Castle et al., 1993).
A tangerina 'Sunki' tem a limitação de produzir baixo número de sementes por
fruto devido a anormalidades na formação de gametas, limitação natural pelo
pequeno número de óvulos ou ausência do polinizador adequado (Castle et al.,
1993). Alguns estudos com polinizações controladas indicam que as duas
primeiras hipóteses estão descartadas e que o plantio intercalado de
polinizadores específicos podem aumentar o número de sementes por fruto de C.
sunki de 3,2 para 8,1 (Medina Filho et al., 1992). Soares Filho et al. (2000)
destacam que a tangerina 'Sunki' é indicada como importante parental feminino
em programas de melhoramento de citros via hibridação, pelo alto pegamento,
baixa poliembrionia, e elevada freqüência de híbridos, principalmente quando se
usa como parental masculino P. trifoliata e seus híbridos.
O porta-enxerto P. trifoliata (L.) Rafinesque 'Rubidoux', espécie única do
gênero, é um genótipo muito usado no Japão, Uruguai e em países de clima
temperado sendo indicado para combinações com laranjas, limas ácidas e
tangerinas. P. trifoliata induz melhor qualidade de suco, é ideal para regiões
frias e úmidas, induz baixo vigor reduzindo o porte da copa, facilitando a
colheita e o adensamento do pomar e apresenta boas características
fitossanitárias como: resistência a Phytophthora spp., nematóides, vírus da
tristeza dos citros e a xiloporose. No entanto, possui aspectos negativos como:
suscetibilidade ao exocorte, intolerância ao declínio, baixo desenvolvimento em
viveiro, intolerância a seca, alta exigência nutricional a apresenta
incompatibilidade com a laranja 'Pêra', limões verdadeiros e tangor 'Murcote'
(Pompeu Junior, 1991; Castle, et al., 1993).
O mapeamento genético de muitas características de interesse agronômico dos
citros tem sido grandemente beneficiado com o advento dos marcadores
moleculares permitindo selecionar genótipos superiores para vários caracteres
num curto espaço de tempo. A seleção assistida por marcadores moleculares,
estratégia que associa marcadores moleculares à locos gênicos importantes para
a agricultura e a clonagem de genes são ferramentas úteis em programas de
melhoramento de plantas perenes como os citros (Gmitter et al., 1998).
O estudo de locos controladores de características quantitativas (QTLs)
associado ao uso de mapas genéticos obtidos por marcadores moleculares permite
identificar, mapear e quantificar o efeito dos QTLs. A eficiência na detecção
de QTLs depende do número de QTLs, magnitude do seu efeito, herdabilidade da
característica, interações entre os genes, tipo e tamanho da população
segregante, tamanho do genoma, freqüência de recombinação entre o QTL e o
marcador e saturação do mapa (Tanksley, 1993; Young, 1996).
Em programas de melhoramento de espécies perenes como os citros, a estratégia
de mapeamento utilizando a técnica 'pseudotestcross' envolve a progênie F1
devido à dificuldade de se obter gerações avançadas. O princípio da técnica do
'pseudotestcross' é que se um parental for heterozigoto para um marcador RAPD e
o outro parental apresentar formas alélicas não detectadas (genótipo nulo), a
progênie F1 segrega na proporção de 1:1 para ausência e presença do segmento de
RAPD detectado. Em resumo, a geração F1 obtida do cruzamento entre duas plantas
de uma mesma espécie heterozigota se assemelha a uma progênie F2 ou um
retrocruzamento nos modelos clássicos de culturas anuais (Grattapaglia &
Sederoff, 1994).
A metodologia de mapeamento por intervalo composto (MIC) utiliza informações de
vários marcadores como co-fatores durante a análise e detecção de QTLs,
aumentando desta forma a precisão no mapeamento e detecção de QTLs que possam
ocorrer em intervalos adjacentes no mesmo grupo de ligação. O MIC prevê um
enfoque misto entre o método da máxima verossimilhança e as técnicas de
regressão linear múltipla (Zeng, 1993; 1994).
O programa QTLCartographer, desenvolvido por Basten et al. (2000), consiste num
conjunto de programas para mapeamento de QTLs a partir de um mapa de ligação
genético estabelecendo valores de 'LOD Score' (LOD) para cada região analisada
do mapa. A determinação do LOD está em função do número de marcadores avaliados
e do comprimento do mapa de ligação. O valor de LOD obtido para um grupo de
ligação candidato a conter um QTL deve ser superior ao valor de LOD estipulado
para aquela região do mapa. Os picos de LOD indicam a presença de um QTL num
segmento do mapa (LIU, 1998).
O presente estudo teve como objetivo detectar locos controladores de
características quantitativas (QTLs) associados à produção de frutos e sementes
em uma progênie F1 obtida do cruzamento entre Citrus sunki e Poncirus
trifoliata.
MATERIAL E MÉTODOS
Todos os trabalhos de casa de vegetação e laboratório foram desenvolvidos no
Centro de Citricultura 'Sylvio Moreira' do Instituto Agronômico de Campinas -
CCSM/IAC, situado em Cordeirópolis, SP. Nos trabalhos foram utilizados híbridos
do cruzamento entre C. sunki e P. trifoliata 'Rubidoux'
O experimento foi realizado utilizando 82 híbridos obtidos da progênie F1 do
cruzamento entre C. sunki e P. trifoliata. O cruzamento foi realizado na
primavera de 1992. As plantas foram implantadas no campo em 1993/1994.
Procedeu-se à contagem do número de frutos por genótipo, número de frutos por
planta e o número médio de sementes por fruto das safras de 1998/99 e 1999/
2000. No processo de contagem do número de sementes por fruto foi considerada
uma amostragem de 25 frutos por planta. Os frutos foram colhidos, abertos no
sentido longitudinal e posteriormente a extração e contagem do número de
sementes viáveis. Eliminou-se do processo sementes mal formadas e aparentemente
inviáveis. O número médio de sementes por fruto foi calculado dividindo-se o
número total de sementes pelo total de frutos avaliados de cada genótipo.
Os mapas genéticos contendo os grupos de ligação de C. sunki e P. trifoliata
'Rubidoux' utilizados neste trabalho para o mapeamento do caráter enraizamento
de estacas foram obtidos de Cristofani et al. (1999). A detecção de QTLs foi
realizada pelo mapeamento por intervalo composto segundo Zeng (1993;1994)
através do uso do programa QTLCartographer (Basten et al., 2000). As análises
de variância foram realizadas pelo programa SAS (Sas institute, 1995). Siviero
et al., (2001) usando a mesma população, empregando o QTLCartographer como
metodologia de análise de QTLs, identificou quatro QTLs associados à
resistência a gomose de Phytophthora dos citros.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A detecção de QTLs associados ao número de frutos por planta (frutificação)
pode ser visualizada pela Figura_1. Na ordenada está disposta a escala dos
valores do LOD para cada grupo de ligação analisado. Na abscissa está a
representação do grupo de ligação e as distâncias em centiMorgans a partir do
telômero esquerdo. A linha ondulante demonstra o resultado da análise realizada
pelo programa QTLCartographer. A linha horizontal indica o valor de LOD e o
limite de significância estatístico para cada grupo de ligação analisado. A
região acima do limite LOD é candidata a conter um QTL. A presença do QTL foi
considerada apenas quando foram obtidos picos do LOD para cada grupo de ligação
analisando os dois mapas de ligação.
A detecção de QTLs associados ao número de sementes por fruto pode ser
visualizada pela Figura_2.
Analisando-se a Figura_1 verifica-se a presença de um QTL no mapa de P.
trifoliata 'Rubidoux' ligado ao caráter frutificação. A identificação de
marcadores moleculares-QTL associados ao caráter frutificação na progênie em
estudo, mais precisamente num determinado grupo de ligação de Poncirus
trifoliata, indica que esta região é importante na seleção assistida usando
marcadores moleculares em materiais visando abreviar o início do processo de
produção (precocidade) e maior produtividade. A identificação e detecção de
apenas um QTL de expressão maior controlando a produção de frutos por árvore
indica que este caráter é oligogênico. Esta constatação diverge do trabalho
desenvolvido por Garcia et al. (2000) que trabalhando com o cruzamento entre C.
volkameriana e P. trifoliata, identificaram diversos QTLs associados à
produção, tamanho de frutos e número de sementes por fruto, localizados em
regiões próximas no genoma. Goldschmidt (1999) especula que a produção de
frutos cítricos é um caráter de natureza complexa de herança quantitativa.
Neste trabalho o QTL associado à frutificação detectado pode possivelmente
estar relacionado mais com o fator juvenilidade do que ao fator produtividade.
Analisando-se a Figura_2 verifica-se a presença de um QTL no mapa de P.
trifoliata 'Rubidoux' associado ao caráter de produção de sementes. Em analogia
ao exposto para o fator número de frutos por planta acredita-se que este
importante fator de perpetuação da espécie, número de sementes, seja de
natureza complexa e controlada por poligenes. A identificação de apenas um QTL
de expressão maior associado à produção de sementes é o início do processo de
prospecção de marcadores-QTL para este caráter. O pequeno número de indivíduos
estudados, a reduzida cobertura do mapa e o uso de somente um tipo de marcador
explicam, em parte, o número reduzido de QTLs detectados para caracteres aqui
estudados que se acredita serem de herança quantitativa.
CONCLUSÕES
1. Os híbridos do cruzamento entre Citrus sunki e Poncirus trifoliata
segregaram quanto ao caráter número de frutos por planta e número de sementes
por fruto, indicando que esta característica tem um componente genético
envolvido.
2. Os caracteres frutificação e produção de sementes, nas condições deste
experimento, são controlados por um QTL detectado em distintos grupos de
ligação de P. trifoliata.
