Análises fenotípicas e moleculares na identificação de SNPs associados aos conteúdos de proteínas total e de reserva de soja [Glycine max (L.) Merril]

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dc.contributor.advisor1Soares, Tais Cristina Bastos
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000163567993
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6580031598802359
dc.contributor.authorLorenzoni, Rodrigo Monte
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000268337692
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0777442719925154
dc.contributor.referee1Costa, Maximiller Dal Bianco Lamas
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7001-4841
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5843464065448139
dc.contributor.referee2Meira, Eduardo Frizzera
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-0210-4319
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9651828257315064
dc.contributor.referee3Zucoloto, Moises
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000305394750
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9552365183163692
dc.contributor.referee4Piovesan, Newton Deniz
dc.contributor.referee4IDhttp://lattes.cnpq.br/6391356469775029
dc.contributor.referee4Lattes0000-0003-0249-8562
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:05Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:05Z
dc.date.issued2020-02-28
dc.description.abstractStorage proteins correspond to approximately 70% of the total protein content in soybean seeds and the proportions between its main fractions (7S and 11S) influence nutritional quality. This characteristic affects the soy-based food industry for human consumption and also the use of bran in animal feed. Due to this dynamic among the stotage proteins, breeding programs have been developed in order to modulate the nutritional quality of soybeans. In order to contribute to the identification of useful markers for assisted selection, the objective of this study was to estimate the effect of SNPs markers in a population of RILs derived from the crossing between two elite pre-selected genotypes of the ‘breeding program for soybean quality' from BIOAGRO-UFV (PMQS-80 and PMQS-12) aimed at increasing protein content and nutritional quality, and identifying candidate genes present in the region proximal to the validated marker and that have an effect on the characteristics of interest. For this, 271 F5-derived RILs were tested in field trials in Capinópolis and Viçosa-MG, in the 2017/18 and 2018/19. This material was analyzed for characteristics: total protein content in soybean seeds, 26 content of storage proteins 7S and 11S and their respective subunits. Subsequently, the individuals were genotyped and an associative analysis was carried out between the morphological and molecular characters. The average total protein content in the Capinópolis environments was 48.947 and 47.651%, being higher than those observed in Viçosa, which were 45.078 and 45.629%. The same pattern was observed for reserve proteins with 40.225 and 38.019% in Capinópolis and 33.091 and 31.010% in Viçosa. As a percentage, the PTN_Res / PT ratio was higher in Capinópolis than Viçosa. Heritabilities above 70% were observed for PT, while for PTN_Res the values were between 50 and 60%. Correlations between PT and the storage proteins and their subunits were verified. PT showed a positive correlation with all variables, while the subunits of the 7S fraction showed a positive correlation between them and negative with the subunits of the 11S fraction, the reverse was also verified. The correlation between 7S and 11S proteins was close to 0, but both showed positive correlations with the sum of 7S + 11S. In the associative analysis, SNP 190 was associated in the four environments for the variables PT, PTN_Res, acidic and basic subunits, 11S and 7S + 11S protein and presented the maximum explanation of 31.042% of the phenotypic variation in CAP 2 cultivation, as well as the largest additive effects for both PT and PTN_Res. Finally, to search for DEGs related to protein accumulation in soybean seeds, the readings of the PMQS80 and PMQS12 readings were mapped against the reference genome and then four DEGs were selected within the region close to the SNP190, among them the Glyma.20g084500 which is related to the development of the endosperm and, therefore, may be associated with the accumulation of proteins in soybean seeds. In view of all the observed results, SNP190 is a potential marker to be used in assisted selection in soybean breeding programs, since it has stability and, the protein content and the subunit composition of the storage proteins are strongly influenced by environmental factors and pleiotrophic effects
dc.description.resumoAs proteínas de reserva correspondem a aproximadamente 70% do conteúdo total de proteínas nas sementes de soja e as proporções entre as suas principais frações (7S e 11S) influenciam a qualidade nutricional. Essa característica afeta a indústria de alimentos a base de soja voltada para consumo humano e também a utilização do farelo na ração animal. Em virtude dessa dinâmica entre as proteínas de reserva vêm sendo desenvolvidos programas de melhoramento com intuito de modular a qualidade nutricional da soja. A fim de contribuir com a identificação de marcadores úteis para seleção assistida, objetivou-se com este trabalho estimar o efeito de marcadores SNPs em uma população de RILs derivada do cruzamento entre dois genótipos elite pré-selecionados do ‘Programa de Melhoramento para Qualidade da Soja’ do BIOAGRO-UFV (PMQS-80 e PMQS-12) voltado para aumento do conteúdo de proteína e qualidade nutricional, e identificar genes candidatos presentes na região proximal ao marcador validado e que apresentem efeito sobre as características de interesse. Para isto, 271 RILs derivadas de F5 foram testadas em ensaios de campo em Capinópolis e Viçosa, nas safras 2017/18 e 2018/19. Esse material foi analisado para as características: conteúdo de proteína total em sementes de soja, conteúdo das proteínas de reserva 7S e 11S e de suas respectivas subunidades. Posteriormente os indivíduos foram genotipados e realizada análise associativa entre os caracteres morfológicos e moleculares. O conteúdo médio de proteína total nos ambientes de Capinópolis foram de 48,947 e 47,651%, sendo maiores que os observados em Viçosa, os quais foram 45,078 e 45,629%. O mesmo padrão foi observado para proteínas de reserva com 40,225 e 38,019% em Capinópolis e 33,091 e 31,010% em Viçosa. Percentualmente, a relação PTN_Res/PT foi maior em Capinópolis do que Viçosa. Foram observadas herdabilidades acima de 70% para PT, enquanto para PTN_Res os valores ficaram entre 50 e 60%. Foram verificadas as correlações entre PT e as proteínas de reserva e suas subunidades. PT apresentou correlação positiva com todas as variáveis, enquanto as subunidades da fração 7S apresentaram correlação positiva entre elas e negativa com as subunidades da fração 11S, o inverso também foi verificado. A correlação entre as proteínas 7S e 11S foi próxima de 0, mas ambas apresentaram correlações positivas com o somatório 7S+11S. Na análise associativa o SNP 190 foi associado nos quatro ambientes para as variáveis PT, PTN_Res, subunidades ácidas e básicas, proteína 11S e 7S+11S e apresentou a explicação máxima de 31,042% da variação fenotípica no cultivo de CAP 2, assim como os maiores efeitos aditivos tanto para PT e PTN_Res. Por fim, para buscar DEGs relacionados ao acúmulo de proteínas nas sementes de soja foi realizado mapeamento das reads dos genitores PMQS80 e PMQS12 contra o genoma de referência e então selecionados quatro DEGs dentro da região próxima ao SNP190, entre eles o Glyma.20g084500 que está relacionado ao desenvolvimento do endosperma e, portanto pode estar associado ao acúmulo de proteínas em sementes de soja. Diante de todos os resultados observados, o SNP190 é um potencial marcador para ser utilizado na seleção assistida em programas de melhoramento de qualidade da soja, uma vez que ele apresenta estabilidade e, o conteúdo proteico e a composição subunitária das proteínas de reserva são fortemente influenciados por fatores ambientais e efeitos pleiotróficos
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14340
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Agronomia
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agronomia
dc.rightsopen access
dc.subjectProteínas de reserva
dc.subjectMapeamento de QTLs
dc.subjectNIR
dc.subjectGlicinina
dc.subjectβ-conglicinina
dc.subjectStorage proteins
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.titleAnálises fenotípicas e moleculares na identificação de SNPs associados aos conteúdos de proteínas total e de reserva de soja [Glycine max (L.) Merril]
dc.typedoctoralThesis
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