Desvendando a variabilidade genética de espécies de Paspalum: genômica e citogenética para uso no melhoramento de materiais forrageiros perenes

Resumo

O Projeto Regular Fapesp em andamento (n.º 2018/07624-3) foi aprovado em agosto de 2018 e tem como objetivos principais: 1) induzir a poliploidização de duas espécies diploides de Paspalum, 2) determinar o comportamento citogenético e reprodutivo de todos os poliplóides obtidos e 3) identificação de marcadores moleculares ligados a apomixia em Paspalum. Progressos significativos foram feitos até o momento, incluindo: 1) confirmação que os dois genótipos possuem 20 cromossomos, são sexuais e alógamos, 2) tratamento com colchicina de 4222 sementes coletadas dos dois genótipos, 3) identificação por citometria de fluxo de três plantas quiméricas a partir de 250 plantas da progênie e 4) sequencias diferencialmente expressas associadas a apomixia no transcriptoma de P. notatum, que é sintênico aos cromossomos 2 e 12 de arroz. Atividades equivalentes tem sido realizadas para espécies de gramíneas relacionadas na Texas A&M University (TAMU) pelo Dr. Jessup. A coordenadora do projeto (Dra. Fávero) foi como Cientista Visitante a Texas A&M University por 13 meses para desenvolver protocolos otimizados para as técnicas supracitadas, em colaboração com o Dr. Russell Jessup e Dr. Byron Burson (USDA-ARS). Esta proposta SPRINT visa continuar a troca de informações e capacitação sobre novas técnicas para a duplicação de cromossomos, desenvolvimento de germoplasma e caracterização da apomixia em Paspalum spp.Um dos principais complicadores na indução de poliploidização cromossômica é a obtenção de plantas quiméricas. Duas novas metodologias serão realizadas na TAMU tendo como alvo a poliploidização de Paspalum com a redução da ocorrência de quimera e aumento da taxa de indução da duplicação cromossômica. Novas técnicas adicionais de duplicação cromossômica envolvendo tratamento de cariopses com concentrações significativamente altas de colchicina em curto tempo de exposição também serão realizadas na Embrapa Pecuária sudeste. As sequências genéticas encontradas são candidatas a marcadores associados a apomixia em outras espécies apomíticas de Paspalum. Genes candidatos adicionais poderão ser investigados, via abordagem de genômica comparativa usando regiões ligadas a apomixia em outras taxa de gramíneas para minerar dados de sequenciamento de regiões sintênicas anotadas e disponibilizadas publicamente e mapear populações de Paspalum desenvolvidas. Ambos os grupos de pesquisa estão interessados na busca por marcados genéticos e epigenéticos associados a apomixia em gramíneas e discussões serão conduzidas nestes tópicos ao longo do projeto SPRINT proposto no sentido de elaborar propostas de pesquisa conjuntas. Este projeto SPRINT tem uma significativa relevância não só dentro das forrageiras mas também para a ciência vegetal como um todo. Marcadores associados a apomixia e uma melhor compreensão desta característica complexa fornecem informações importantes para diversas culturas apomíticas ou não. Avanços nas técnicas de duplicação de cromossomos auxiliariam de forma similar os programas de melhoramento, beneficiando em particulares culturas triploides como melancia, banana ou uvas sem sementes, etc. Com a existência de grandes barreiras na cultura de tecidos e regeneração in-vitro para as novas tecnologias de edição gênica (CRISPR, etc.), qualquer método SAM de microinjeção in planta, desenvolvido dentro do projeto seria de grande valor. Além disso, propostas futuras serão discutidas para endereçar a necessidade de mais recursos genômicos para espécies de Paspalum, como mapas genéticos e sequenciamento genômico em espécies diploides, visando disponibilizar ferramentas genômicas para espécies tetraploides. (AU)