Marcadores microssatélites para Coffea arabica L.

Abstract

Os marcadores microssatélites (SSR) são desejáveis para estudos genéticos e seleção assistida por marcadores. A limitada disponibilidade destes marcadores para Coffea arabica, uma das principais culturas em importância sócio-econômica do mundo, justifica novos esforços para o desenvolvimento de marcadores SSR. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver, caracterizar e avaliar a utilização de marcadores SSR para estudos da diversidade genética em Coffea. Duas bibliotecas genômicas enriquecidas para as sequências repetidas (GT) 15 e (AGG) 10 foram construídas, utilizando-se o DNA genômico do genótipo Bourbon Amarelo UFV 570. Um total de 756 clones positivos, com seqüências de boa qualidade, foi utilizado para a localização de 287 SSR e o desenho de 96 pares de primers SSR. Aproximadamente 15% dos clones foram redundantes. As repetições de dinucletídeos foram mais freqüentes que os tri- e tetranucleotídeos, sendo as classes AG (32,8%), AC (12,9%), AAG (9,8%) e AGG (5,6%) as mais abundantes na porção analisada do genoma de C. arabica. Em média, foi encontrado um SSR a cada 1,45kb. Do total de 96 primers SSR desenhados e sintetizados, 90 (94%) foram validados como marcadores SSR úteis para estudos genéticos em C. arabica, sendo 21 (23%) polimórficos entre os cafeeiros Híbrido de Timor UFV 445-46 e Catuaí UFV 2143-235. Trinta e três primers SSR foram analisados em 24 acessos de Coffea importantes para o programa de melhoramento da UFV/EPAMIG. O número médio de alelos por primer foi de 5,1 e os valores médios de PIC foram de 0,56 para C. canephora e de 0,22 para C. arabica, variarando de 0,08 a 0,79 entre todos os acessos avaliados. Neste trabalho, também, foi comparada a eficiência de 18 marcadores SSR genômicos e 17 EST-SSR para o estudo da diversidade genética em Coffea. O número médio de alelos/primer foi de 5,1 e 5,3 para os marcadores EST-SSR e SSR genômico, respectivamente. Os marcadores SSR genômicos apresentaram maior número de alelos exclusivos e foram mais polimórficos dentro e entre os grupos genéticos, quando comparado com os EST-SSR. Os SSR genômicos apresentaram também maiores coeficientes de dissimilaridade genética e maior número de alelos discriminantes e foram eficientes em distinguir todos os acessos estudados. Os resultados demonstraram o potencial dos marcadores SSR genômicos na detecção do nível de polimorfismo, dos alelos exclusivos e da dissimilaridade genética, viitornando-os úteis para estudos de diversidade genética em Coffea, principalmente em C. arabica que apresenta pequena variabilidade genética. Este trabalho aumentou o número de marcadores SSR disponíveis para estudos genéticos em C. arabica e espécies relacionadas do gênero Coffea importantes para o melhoramento genético.

The molecular markers microsatellites (SSR) are desirable for genetic study and in molecular marker assisted selection for genetic improvement. The limited availability of this marker for Coffea arabica, which is one of the principal crops in socio economic activity in the world, justified new efforts for the development of SSR markers. Therefore, the objective of this work was to develop, characterize and evaluate the utilization of the SSR markers, for the study of genetic diversity in Coffea. Two enriched genomic libraries for the repetitive sequences (GT) 15 and (AGG) 10 , using genomic DNA from Bourbon Amarelo (UFV 570) genotype, were constructed. A total of 756 positive clones with a sequence of good quality were utilized for the localization of 287 SSR and to design 96 SSR primer pairs. Approximately 15% of those clones were redundant. The repeated sequence of dinucleotides were more frequent than trinucleotides and tetranucleotides, being as classes AG (32.8%), AC (12.9%), AAG (9.8%) and AGG (5.6%) were more abundant in the portion of the C. arabica genome analyzed. In average one SSR was found in each 1.45kb. From a total of 96 SSR primers designed and synthesized, 90 (94%) were tested as SSR marker useful for genetic study in C. arabica, being 21 (23%) polymorphic among progenitors of Híbrido de Timor UFV 445-46 and Catuaí UFV 2143-235. Thirty three SSR primers were tested in 24 accessions of Coffea which are important for the breeding program of UFV/EPAMIG. The average number of alleles per primer was 5.1 and the average value of PIC were 0.56 for C. canephora and 0.22 for C. arabica, within range of 0.08 up to 0.79 among all the accessions evaluated. In this work the efficiency of 18 genomic-SSR markers and 17 EST-SSR markers for genetic diversity study in Coffea, were also compared. The number of alleles/primer was 5.1 and 5.3 for EST-SSR markers and genomic-SSR markers, respectively. Those markers of genomic-SSR produced a higher number of exclusive alleles and were more polymorphic within and among the genetic groups, when compared with EST-SSR markers. The genomic- SSR markers also showed higher genetic dissimilarity and higher number of discriminate alleles, and were efficient to distinguish all the accessions studied. The result obtained demonstrated the potencial of genomic-SSR markers in detecting the level of polymorphism, the exclusive alleles, and the genetic dissimilarity, that make these markers usefull for genetic ixdiversity study in Coffea, mainly in C. arabica which present low genetic variability. This work increased the number of SSR markers available for the genetic study in C. arabica and related species of the genera Coffea which are important for the genetic improvement.