Caracterização e associação genética de linhagens e predição genômica da produtividade de grãos de híbridos de milho utilizando marcadores DARTS-GBS

Corn culture is extremely important for human and animal feeding in the entire world. Thus, its breeding, aiming at obtaining more productive hybrids, is essential when facing increasing demands for food. For this, it is necessary to understand in depth the strain collection used for breeding and the best combinations between them. Therefore, in the first part of this work, we aimed at exploring the information obtained from genotyping a germplasm bank derived from a seed company, aiming at its detailing; at evaluating the genetic diversity and population structure of the collection; and investigate the potential of the collection as source for studying the genetic architecture of corn ear weight. In the second part of this work, the objective was the genome wide selection using a set of Darts-seq markers and the GLUP model with dominance for grain productivity of corn hybrids evaluated in different seasons and locations. We conducted DNA extraction and posterior genotyping of accesses from the collection. We performed genetic grouping of the inbred lines of the collection and genomic association analysis of corn ear weight. From the crosses of the inbred lines, 838 hybrids were obtained, evaluated at six locations in the winter season of 2013, and 797 hybrids, evaluated at four locations in the summer season of 2013/2014. We also used the common hybrids from both seasons to calculate the correlations between them. We verified that the germplasm bank presented no fixed allele frequencies, demonstrating the selection and breeding potential of the genotypes. It was possible to separate the inbred lines into distinct heterotic groups, with the majority consistent with the pedigree information. However, the set of data used for the association study was inadequate in identifying significant effect marks for corn ear weight. Coincidences occurred between the VGGs of the summer and winter seasons. The GBLUP method was capable of generating high correlations between predicted and observed hybrids, even with high levels of unbalance and different locations and years.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A cultura do milho é extremamente importante para a alimentação humana e animal em todo o mundo. Por isso, seu melhoramento, visando híbridos mais produtivos, é essencial frente à crescente demanda por alimentos. Para tanto, faz-se necessário o profundo conhecimento da coleção de linhagens usadas no melhoramento e o conhecimento das melhores combinações entre elas. Assim, na primeira parte deste trabalho, objetivou-se a exploração das informações obtidas a partir da genotipagem de um banco de linhagens proveniente de uma empresa de sementes visando o detalhamento do mesmo; a avaliação da diversidade genética e a estrutura populacional da coleção e a investigação do potencial da coleção como fonte para estudo da arquitetura genética do caráter peso de espigas. Na segunda parte do trabalho, objetivou-se a predição genômica ampla utilizando um conjunto de marcadores Darts-seq e o modelo GBLUP com dominância para produtividade de grãos de híbridos simples de milho avaliados em diferentes safras e locais. Foi realizada extração de DNA e posterior genotipagem dos acessos da coleção. Foi realizado o agrupamento genético das linhagens endogâmicas e a análise de associação genômica para o caráter peso de espigas. Do cruzamento das linhagens foram obtidos 838 híbridos simples avaliados em seis locais na safra de inverno do ano agrícola de 2013 e 797 híbridos simples avaliados em quatro locais na safra de verão do ano agrícola de 2013/2014. Para a predição da produção de grãos, foi utilizado o modelo GBLUP com dominância e validação cruzada utilizando diferentes níveis de desbalanceamento. Também foram utilizados os híbridos em comum nas duas safras para cálculo das correlações entre os mesmos. Observouse que o banco de germoplasma não apresentou frequências alélicas fixadas, evidenciado assim o potencial das linhagens para seleção e melhoramento. Foi possível fazer a separação das linhagens em grupos heteróticos distintos, sendo, em sua maioria, condizente com as informações de pedigree. Contudo, o conjunto de dados utilizado para o estudo de associação não foi adequado para a identificação de marcas de efeitos significativos para o caráter peso de espigas. Houve coincidência entre VGGs nas safras de verão e de inverno. O método GBLUP foi capaz de gerar elevadas correlações entre híbridos preditos e observados, mesmo em elevados níveis de desbalanceamento e em diferentes locais e safras.