Estudos agronômicos e genômicos de manihot esculenta crantz: diversidade, correlação entre caracteres e número mínimo de SNPs.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Noia, Luina Ribeiro
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Doutorado em Agronomia
Centro de Ciências Agrárias e Engenharias
UFES
Programa de Pós-Graduação em Agronomia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/16831
Resumo: Cassava is a food security crop with wide genetic diversity available for research in plant breeding. In this work, the genetic diversity of a cassava population consisting of 87 genotypes cultivated by small producers in the State of Espírito Santo was evaluated using SNPs, quantitative and qualitative traits. The correlation between traits and markers and the minimum number of SNPs required for the analyzes was also verified. The genetic parameters observed (Ho) and expected (He) heterozygosity, polymorphic information content (PIC) and fixation index (Fi) were calculated with the SNPs, which means were 0.46; 0.35;0,28; and - 0.34, respectively. Heterozygosity and PIC values can be considered high given the biallelic nature of the markers and the values reported by other authors. Ho values greater than He and negative Fi indicate a high number of heterozygotes. The quantitative traits were evaluated using the mixed model methodology (REML/BLUP) and heritabilities of 0.79, 0.55, 0.62 and 0.63 were observed for Height of the Aerial Part (HPA), Number of Total Roots (NRT), Weight of Total Roots (PESORT) and Commercial Roots (PESORC), respectively. Fourteen qualitative traits were also evaluated, including morphological descriptors of roots and aerial part, cooking time and presence of disease, of which the most variable were central lobe shape, petiole color and external stem color. The genotypes with the highest PESORT had white flesh and cooking time between zero and 20 min. The dendrograms based on SNPs, quantitative and qualitative traits formed 17, 9 and 10 groups and showed different composition, with the exception of some genotypes that showed similarity in the clusters regarding quantitative and SNPs data. The correlation was significant between fifteen pairs of characters, highlighting the correlation between SNPs with NRT and PESORT. Sets with 4, 15 and 50 SNPs were selected by resampling techniques, and distance matrices computed with these sets presented correlation between 0.4 and 0.56 with NRT and PESORT. The sets with four SNPs allowed to differentiate the genotypes according to the NRT and PESORT values. The analysis of the minimum number of SNPs demonstrated that few SNPs are necessary to calculate of genetic parameters, and it is possible to recover the values with only 50 SNPs if a confidence interval of 95% is considered. To obtain dendrograms with the same groups formed with all SNPs, a greater number of markers is required, 3000 for the cassava population. This value can be calculated by resampling and distance matrix correlation techniques, considering a correlation value of 0.99. The analyzes characterized important tools for cassava breeding, among them, a population with sufficient molecular, morphological and productive diversity for the selection of genotypes with agronomic characteristics of interest; SNPs with correlation with the main productivity traits that can be studied for marker-assisted selection; and the minimum number of SNPs to evaluate genetic diversity in the population.
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Heterozygosity and PIC values can be considered high given the biallelic nature of the markers and the values reported by other authors. Ho values greater than He and negative Fi indicate a high number of heterozygotes. The quantitative traits were evaluated using the mixed model methodology (REML/BLUP) and heritabilities of 0.79, 0.55, 0.62 and 0.63 were observed for Height of the Aerial Part (HPA), Number of Total Roots (NRT), Weight of Total Roots (PESORT) and Commercial Roots (PESORC), respectively. Fourteen qualitative traits were also evaluated, including morphological descriptors of roots and aerial part, cooking time and presence of disease, of which the most variable were central lobe shape, petiole color and external stem color. The genotypes with the highest PESORT had white flesh and cooking time between zero and 20 min. The dendrograms based on SNPs, quantitative and qualitative traits formed 17, 9 and 10 groups and showed different composition, with the exception of some genotypes that showed similarity in the clusters regarding quantitative and SNPs data. The correlation was significant between fifteen pairs of characters, highlighting the correlation between SNPs with NRT and PESORT. Sets with 4, 15 and 50 SNPs were selected by resampling techniques, and distance matrices computed with these sets presented correlation between 0.4 and 0.56 with NRT and PESORT. The sets with four SNPs allowed to differentiate the genotypes according to the NRT and PESORT values. The analysis of the minimum number of SNPs demonstrated that few SNPs are necessary to calculate of genetic parameters, and it is possible to recover the values with only 50 SNPs if a confidence interval of 95% is considered. To obtain dendrograms with the same groups formed with all SNPs, a greater number of markers is required, 3000 for the cassava population. This value can be calculated by resampling and distance matrix correlation techniques, considering a correlation value of 0.99. The analyzes characterized important tools for cassava breeding, among them, a population with sufficient molecular, morphological and productive diversity for the selection of genotypes with agronomic characteristics of interest; SNPs with correlation with the main productivity traits that can be studied for marker-assisted selection; and the minimum number of SNPs to evaluate genetic diversity in the population.A mandioca é uma cultura de segurança alimentar com ampla diversidade genética disponível para exploração no melhoramento da cultura. Neste trabalho, foi analisada a diversidade genética de uma população de mandioca constituída de 87 genótipos cultivados por pequenos produtores no estado do Espírito Santo usando caracteres quantitativos, qualitativos e SNPs. Também foi verificada a correlação entre os caracteres e marcadores e o número mínimo de SNPs necessário para as análises. Com os SNPs foram calculados os parâmetros genéticos heterozigosidade observada (Ho) e esperada (He), conteúdo de informação polimórfica (PIC) e índice de fixação (Fi), cujas médias foram de 0,46; 0,35; 0,28 e -0,34. Os valores de heterozigosidade e PIC são considerados altos diante da natureza bialélica dos marcadores e dos valores relatados na literatura. O valor de Ho maior que He e o Fi negativo indicam alto número de heterozigotos. Os caracteres quantitativos foram avaliados através da metodologia de modelos mistos (REML/BLUP) e as herdabilidades estimadas foram de 0,79; 0,55; 0,62 e 0,63 para Altura da Parte Aérea (HPA), Número de Raízes Totais (NRT), Peso de Raízes Totais (PESORT) e Comerciais (PESORC), respectivamente. Foram também avaliados 14 caracteres qualitativos, incluindo descritores morfológicos das raízes e parte aérea, tempo de cozimento e presença de doença, dos quais os mais variáveis foram a forma do lóbulo central, cor do pecíolo e cor externa do caule. Os genótipos com maiores PESORT apresentaram cor da polpa branca e cozimento entre zero e 20 min, sendo de grande interesse para o melhoramento da cultura. Os dendrogramas com base nos marcadores SNPs e caracteres quantitativos e qualitativos formaram 17; 9 e 10 grupos e apresentaram constituições diferentes, com exceção de alguns genótipos que mostraram similaridade nos agrupamentos por dados quantitativos e de SNPs. A correlação foi significativa entre quinze pares de caracteres, destacando-se a correlação entre os SNPs com NRT e PESORT. Foram então selecionados através de técnicas de reamostragem, conjuntos com 4; 15 e 50 SNPs cujas matrizes de distância tiveram correlação entre 0,4 e 0,56 com NRT e PESORT. Os conjuntos com quatro SNPs permitiram diferenciar os genótipos de acordo com os valores de NRT e PESORT. A análise de número mínimo de SNPs demonstrou que poucos SNPs são necessários para o cálculo de parâmetros genéticos, sendo possível recuperar os valores com apenas 50 SNPs se considerado um intervalo de confiança de 95%. Para a obtenção de dendrogramas com os mesmos grupos formados com todos os SNPs, é necessário um número maior de marcadores, de 3000 para a população de mandioca. Este valor pode ser calculado por técnicas de reamostragem e correlação de matrizes de distância, considerando-se um valor de correlação de 0,99. As análises caracterizaram ferramentas importantes para o melhoramento da mandioca, dentre elas, uma população com diversidade molecular, morfológica e produtiva suficiente para a seleção de genótipos com características agronômicas de interesse; SNPs com correlação com as principais características de produtividade que poderão ser estudados para seleção assistida por marcadores; e o número mínimo de SNPs para avaliação da diversidade genética na população.Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em AgronomiaCentro de Ciências Agrárias e EngenhariasUFESPrograma de Pós-Graduação em AgronomiaFerreira, Adésiohttps://orcid.org/0000000270001725http://lattes.cnpq.br/5400370038397801https://orcid.org/0000-0001-7051-2747http://lattes.cnpq.br/2005599465147331Ferreira, Marcia Flores da Silvahttps://orcid.org/0000-0003-1541-6634http://lattes.cnpq.br/5719813884063445Posse, Sheila Cristina Prucolihttps://orcid.org/0000-0002-6735-4140http://lattes.cnpq.br/2212849771796098Bernardes, Carolina de Oliveirahttps://orcid.org/0000-0003-1815-7201http://lattes.cnpq.br/5703840846979260Azevedo, Camila FerreiraLopes, José Carloshttp://lattes.cnpq.br/1183524198654764Noia, Luina Ribeiro2024-05-30T01:41:37Z2024-05-30T01:41:37Z2023-03-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16831porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-09-26T10:17:49Zoai:repositorio.ufes.br:10/16831Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-09-26T10:17:49Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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