Diversidade genética e análise dialélica de progenitores no melhoramento genético de Coffea arabica

Abstract

Os programas de melhoramento genético do cafeeiro têm como principal objetivo a obtenção de cultivares com características agronômicas e tecnológicas de interesse, qualidade superior de bebida e resistência a pragas e doenças, aliadas a elevado potencial produtivo. Uma ferramenta útil para auxiliar a seleção de progenitores para os programas de melhoramento é o estudo da diversidade genética de cafeeiros, usando marcadores moleculares. Outra metodologia utilizada é o cruzamento dialélico. Dialelos têm sido aplicados para a obtenção de informações sobre o potencial genético de cultivares ou linhagens, bem como suas capacidades de combinação, que resultem em híbridos produtores de populações segregantes promissoras. Assim, o presente trabalho teve como objetivo aplicar essas duas metodologias, a análise da diversidade genética e o estudo de um dialelo circulante, para auxiliar os programas de melhoramento de Coffea arabica. Marcadores moleculares também foram utilizados para certificação de cruzamentos de interesse para o melhoramento. Dessa forma, 12 marcadores moleculares do tipo SSR (Simple Sequence Repeats) foram utilizados para acessar a diversidade genética de 76 potenciais progenitores e para a certificação de 48 cruzamentos de interesse. A análise da matriz de distância genética obtida e os dendrogramas resultantes permitiram identificar que os cruzamentos Catiguá MG2 x Acauã, Catiguá MG2 x Topázio MG 1190 , Catiguá MG2 x Arara, Catiguá MG2 x Bourbon Amarelo MG 0009 e Catiguá MG2 x Tupi Ferrero, são os que otimizam a distância genética entre os progenitores. Com os marcadores moleculares, foi possível identificar sete cafeeiros que não eram híbridos e sim resultantes de autofecundação do progenitor feminino. Na análise do dialelo circulante foram avaliados oito progenitores e 12 híbridos, com base em 10 características morfoagronômicas. Foram estimadas as capacidades gerais e específicas de combinação, bem como as médias dos progenitores, dos híbridos e dos híbridos preditos para cada característica. Para as principais características (Vigor Vegetativo e Produção), os cruzamentos que devem ser priorizados são entre os progenitores Catiguá MG2 e UFV 311-63 e entre Catiguá MG2 e Acauã Novo, com base na estimação dos parâmetros genéticos. Foi realizada uma análise de correlação para estudar a relação entre distância genética com base nos marcadores moleculares, diversidade genética fenotípica, média fenotípica e capacidade de combinação das plantas avaliadas no dialelo. Verificou-se uma maior correlação entre a distância genética molecular, média fenotípica das características avaliadas e capacidade de combinação quando comparada com a diversidade fenotípica. Além disso, as características mais fortemente correlacionadas com a diversidade genética molecular foram Vigor vegetativo e Produção.

The main objectives of coffee breeding programs is to obtain cultivars with good agronomic traits, better cup quality and resistance to pests and diseases combined with high yield potential. A useful tool to assist the selection of promising parents for these programs is the study of genetic diversity using molecular markers. Another method used is the diallel cross. Diallel shave been applied to obtain information on the genetic potential of cultivars, as well as its combination capacities that result in hybrids of promising segregating populations. Thus, this study aimed to apply these two methods, the analysis of genetic diversity and circulant diallel to assist Coffea arabica breeding programs. Molecular markers were also used for certification of hybrids. Twelve SSR (Simple Sequence Repeats) molecular markers were used to assess the genetic diversity of 76 potential parents and certificate 48 potential hybrids. The analysis of genetic distance matrix and the dendrograms showed that Catiguá MG2 x Acauã, Catiguá MG2 x Topazio MG 1190, Catiguá MG2 x Arara, Catiguá MG2 x Bourbon Amarelo and Catiguá MG2 x Tupi Ferrero are the crosses that optimize the genetic distance between parents. With molecular markers data, seven potential hybrids showed to be result of self-pollination and the remaining 41 plants were identified as true hybrids. The circulant diallel analyses were assessed with eight parents and 12 hybrids, using ten agronomic traits. The general and specific combining abilities were estimated, as well as the means of the parents, hybrids and predicted hybrids for each trait. For the main agronomic trait (vegetative vigor and yield), crossings that should be prioritized are between the parents Catiguá MG2 and UFV 311-63, and between Catiguá MG2 and Acauã Novo based on the genetic parameters estimation. A correlation analysis was performed to study the relationship between molecular genetic distance, phenotypic genetic diversity, phenotypic mean and combining ability of the plants evaluated in diallel. There was a greater correlation between genetic distance and phenotypic mean of the traits evaluated and combining ability, when compared to phenotypic distance. Furthermore, the most strongly correlated traits with genetic diversity were vegetative vigor and yield.