Fenotipagem e associação genômica ampla para resistência à mancha bacteriana do tomateiro (Solanum lycopersicum L.)

• Autor(a) principal: Niederheitmann, Mariana
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-08042021-164758/
• topic: Análise de imagens; GWAS; GWAS; Image analysis; Interação planta-patógeno; Melhoramento vegetal; Plant breeding; Plant-pathogen interaction

A mancha bacteriana, causada por bactérias do gênero Xanthomonas, é uma das doenças de maior importância no cultivo do tomateiro no Brasil e no mundo. Isso se deve à combinação de condições ambientais favoráveis ao seu desenvolvimento, manejo de controle e prevenção muitas vezes ineficazes e, sobretudo, falta de resistência genética das cultivares comerciais à doença. A resistência do tomateiro à mancha bacteriana possui herança complexa e de padrão quantitativo, dificultando sua avaliação. Além disso, existe uma grande variação na patogenicidade entre espécies e isolados bacterianos, muitos dos quais causam reações distintas em diferentes genótipos de tomateiro e condições de cultivo. Assim, evidencia-se a necessidade do desenvolvimento de cultivares mais resistentes à mancha bacteriana, considerando os isolados de Xanthomonas spp. presentes nas condições tropicais brasileiras. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho foi desvendar a base genética da resistência à mancha bacteriana por meio de uma fenotipagem e genotipagem em larga escala, de forma a encontrar locos relacionados à doença em um estudo de associação genômica. Para tanto, buscou-se identificar a espécie predominante nas principais regiões produtoras do Estado de São Paulo, bem como um isolado capaz de induzir de forma estável os sintomas da mancha bacteriana em genótipos de tomateiro. Este estudo permitiu a exploração da interação entre genótipos, isolados e épocas de avaliação por meio de uma análise GGE Biplot, o qual revelou diferenças na patogenicidade de isolados bacterianos e na estabilidade dos mesmos em induzirem sintomas, ao longo de diferentes épocas. Este trabalho também possibilitou a criação de um pipeline de análise de imagens baseadas em machine learning, levando à identificação de um método aplicável a uma grande quantidade de imagens contendo folhas de tomateiro inoculadas com X. euvesicatoria pv. perforans. Por fim, dados genotípicos provenientes do SolCAP Infinium Array, desenvolvido para tomateiro, e de genotipagem por sequenciamento (GBS) foram relacionados aos dados fenotípicos, permitindo o um estudo de associação genômica (GWAS), cujo modelo também incluiu a estrutura populacional e a matriz de parentesco como covariáveis. Este estudo foi feito utilizando dados fenotípicos provenientes tanto de análise de imagens quanto da avaliação usando escala de notas, permitindo a identificação de 25 SNPs, alguns dos quais já reportados próximos a regiões associadas com a resistência à mancha bacteriana. Este é o primeiro estudo, no Brasil, em que uma genotipagem em larga escala é realizada na cultura do tomateiro. Os resultados obtidos evidenciaram informações relevantes para o melhoramento do tomateiro visando resistência à mancha bacteriana, podendo contribuir em futuras pesquisas relacionadas a este tema.