MELHORAMENTO GENÉTICO DO
MAMOEIRO
Messias Gonzaga Pereira
Vitória, 10 de novembro de 2015
• Aumento de Produtividade
– Melhoramento genético +
– Melhoramento ambiental
(manejo)
50% + 50%
• Fruteiras
–Produtividade
–Qualidade
•Tamanho do fruto
•Firmeza
•Sabor
• Como fazer melhoramento?
–Conhecer a cultura
–Herança das característica
• Tipos de cultivares
–Híbridos
–Variedades
–...
• Recursos
–Pessoal (UENF e CALIMAN)
–Financeiros (FINEP, CNPq, FAPERJ,
CAPES)
–Estrutura de campo (CALIMAN)
–Estrutura de laboratório
• Molecular
• Genética
• Pós-colheita
• Fitopatologia
• ....
Pessoal
1- UENF
Professores
Doutorandos
Mestrandos
Graduandos
2- CALIMAN
Técnicos
Suporte
Equipe de Pós-Graduandos
Sérgio Marin
Francisco Silva
Helaine Ramos
Deisy Cardoso
Gislanne Barros
Diego Fernandes
Renato Santa Catarina
Alinne Nunes
Co-orientados...
Laércio Cattaneo
Carlos David
Fernanda de Oliveira
Lucas Nunes
Pesquisadores
Messias Pereira
Melhorista
Helaine C. Ramos
Fernanda Santana
Marcela Boechart
Gonçalo Apolinário
Genética Molecular
Genética Molecular
Genética Molecular
Genética Molecular
Silvaldo Siveira
Telma Pereira
Jurandi Gonçalves
Alexandre Pio
Thiago Moreira
Vanildo Silveira
...
Fitopatologia
Citogenética
Fisiologia Pós-Colheita
Estatística e Biometria
Bioinformática
Proteômica
PROJETOS (Recursos)
1- FRUTIMAMÃO I (FINEP - BIORIO)
* 2001 a 2004
2- FRUTIMAMÃO II (FINEP – FUNARBE)
* 2005 a 2008
3- Projetos CNPq, CAPES, FAPERJ e CALIMAN
*Fluxo contínuo com diferentes coordenadores
ESTRATÉGIA DE MELHORAMENTO
Bio
Fitopatologia
Informática
Genética
Molecular
Citogenética
Melhoramento
Clássico
Fisiol. P.
Colheita
Formação
de Pessoal
Conhecimento
Científico
Novas
Variedades
Solo
Formosa
Herança
Análise de gerações
Uso de testadores
Análises dialélicas
Componentes de Rendimento
Número e Peso Médio de Frutos
Componentes de Qualidade do Fruto
Firmeza de fruto
Sólidos Solúveis (Brix)
Predominantemente Aditiva e
Dominância Parcial
•Viabilidade para melhoramento
intrapopulacional
– Caracteres em geral
•Viabilidade para explorar o vigor
híbrido
– Especialmente
Rendimento
Melhoramento Genético do
Mamoeiro:
Cruzamentos entre genótipos
divergentes.
Desenvolvimento de
Linhagens
Exploração do vigor
híbrido
Grupos
Heteróticos:
SOLO
FORMOSA
Dialelo Parcial
8 Genitores ‘Solo’
X
8 Genitores ‘Formosa’
Híbridos selecionados:
(Rendimento e Qualidade)
•Sunrise Solo 72/12 × JS 12
•Sunrise Solo TJ × JS 12
•Baixinho de Santa Amália × JS 12
•Sunrise Solo TJ × JS11
•Sunrise Solo 72/12 x Costa Rica
UENF/
CALIMAN01
‘UENF/CALIMAN01’
‘CALIMOSA’
Híbrido UENF/Caliman 01:
•Obtido pela UENF em
parceria com a Empresa
Caliman Agrícola S/A
•Primeiro híbrido nacional
Uso de testadores
Testador ‘Solo’ (SS-72/12)
X
Genótipos ‘Formosa’
Testador ‘Formosa’ (JS-12)
X
Genótipos ‘Solo’
(UC04)
(UC03)
KS x SS
Dialelo completo
1- Existe grupo heterótico?
2- Heterose intra grupo ?
S XS versus Solo Autof.
FXF versus Formosa Autof
.
3- Viável híbrido intra grupo?
Híbrido S x S
Híbrido F x F
Grupos e
Genót.
F
1
2
3
Formosa (F)
1
2

Solo (S)
3
4
8
FxS


6
8
7

5
7
6
FxF
4
S
5
SxF
 SxS



Cat.
Peso F.
Solo  357
SxS
526
(47%)
Form.  1214
FXF
1412
(16%)
P.Medio 786
FxS
946
SXF
994
(24%)
PROD
15991
26609
(66%)
31437
41406
(32%)
23714
34270
37265
(56%)
ºBrix
11,6
11,8
(1%)
9,5
10,1
(6%)
10,6
11,6
11,2
(7%)
OBS
MB
MB
MB
MB
Respostas:
Viável híbrido intra grupo? SIM
Híbrido S x S
Frutos menores
Híbrido S X F
Frutos intermediários
Híbrido F x F
Frutos grandes
VCU – Sudeste e Nordeste
Híbridos de dois grupos distintos de
genitores (Solo e Formosa)
UC13
UC14
UC15
UC16
Solo x Solo (~)
UC10
Formosa x Formosa
UC12
Formosa x Solo x Formosa
Peso
Fruto
SST
Prod.
%
UC10
1900
9,8
260
139
UC12
1350
11
234
125
Tainung 1550
9
186
100
UC14
750
10
199
195
UC16
900
10,7
182
178
10
102
100
Golden 400
UC10
UC12
UC14
UC14
UC16
Conversão
sexual
do Cariflora
M2m/mm
M2m/mm
M1m/mm
Cariflora x SS 783
Pop. de etrocruzamentos RC1, RC2 e RC3
Seleção de 22 linhagens
Topcross
UC – JS12
UC – SS 72-12
20 híbridos
22 híbridos
Tratamentos
NFC
PMF
PROD
FE
FI
SST
Linhagem 01
89
394
34
88
70
11,2
503
52
90
78
10,7
Híbrido 63 108
Golden
85
352
30
79
68
9,8
Linhagem 13
72
1083,50
73
129
106
9,2
Híbrido 40
46
1690,65
81
126
100
8,9
Tainung
55
1390,57
76
100
85
8,6
Linhagens em destaque
Dialelo Parcial
(FRUTOS PEQUENOS)
Dissertação de Mestrado: Renato Santa Catarina
Orientador: Messias Gonzaga Pereira
Dialelo parcial
Linhas
01
UC-SS-7212
F1
UCJS12
F1
UCSekati
F1
02
03
04
F1
F1
F1
F1
F1
F1
05
06
07
08
09
10
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
UC-36/7 UC-41/7
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
Expectativa – Obter híbridos de fruta pequena mais produtivos que o ‘Golden’.
Híbridos Padrão Formosa
FRUTOS GRANDES
Tese de Doutorado: Diego Fernando Marmolejo Cortes
Orientador: Messias Gonzaga Pereira
População
Sekati
JS12
F1
População F2
Linhas F3
Algumas famílias em destaque já em F3
Produção em Kg/Planta
Ordem Linhag.
a
Média
Fenot.
Ganho
Ganho
(%)
Nova
Média
1
6
14,64
58,94
14,64
43,24
48,49
2
16
7,63
47,15
11,13
32,88
44,99
3
14
6,97
47,92
9,74
28,78
43,60
4
9
6,71
44,10
8,99
26,55
42,84
5
5
5,87
40,39
8,36
24,71
42,22
6
Média
geral
8
4,20
40,00
7,67
22,66
41,52
Tainung
33.85
41.45
Linhagen 6
Linhagen 14
Linhagen 9
Seleção de linhagens superiores com boa capacidade de
combinação
30 Famílias F2:3 (32 plantas/Família) = 960 plantas
Seleção de 6 famílias F2:3 superiores/ 6 melhores plantas=36 plantas
Top Cross
Dialelo Parcial
Ensaio de competição (híbridos vs linhagens per se)
Mapa genético
• Alguns mapas já foram construídos para mamoeiro utilizando
marcadores RAPD, SSR e AFLP;
• Até o momento, não foi desenvolvido nenhum mapa com alto grau
de saturação, ou seja, com número de GL igual ao número haplóide
de cromossomos da espécie;
• O nosso desafio é desenvolver um mapa com alto grau de saturação
utilizando marcadores SNPs identificados via RAD-sequencing;
• Projeto desenvolvido em parceria com a University of Illinois at
Urbana-Champaign.
População de mapeamento
Sekati
JS12
F1
População F2
População de mapeamento
• Parentais escolhidos para desenvolver a
população F2
Sekati
JS12
• Principais características dos parentais
Frutos médios
Frutos grandes
Ótima firmeza
de polpa
Moderada
firmeza de
polpa
Teor de sólidos
solúveis
mediano
Alto teor de
sólidos solúveis
Sekati
JS12
 Preparo de bibliotecas RAD-Seq

Paul D. Etter and Megan Hall's protocols
 Sequenciamento das bibliotecas
Illumina HiSeq 2000
Análise dos dados
 Bioinformática
 Sequências de mamão alinhadas
8000000
7000000
6000000
5000000
Unaligned
4000000
Aligned:
3000000
2000000
1000000
1
7
13
19
25
31
37
43
49
55
61
67
73
79
85
91
97
103
109
115
121
127
133
139
145
151
157
163
169
175
181
187
193
199
0
Tabela 1. Resumo estatístico do sequenciamento de
fragmentos RAD via sistema Illumina (Champaign, IL)
Características
Parental 1
Parental 2
Amplitude F2
Média F2
N° total de reads (milhões)
7.2
6.7
5.2 – 2.2
1.4
N° de reads alinhados
(milhões)
5.3
5.03
3.8 – 1.5
1.07
N° de sequências com SNPs
3.527
N° de SNPs
N° de InDels
4.999
102
Número de SNPs com ótima qualidade  1.370
Resumo do mapa genético – Resultado
preliminar
Numbe
r
LG name
Number of markers
Genetic Length (cM)
1
LG1
175
473,0
2
LG2
138
573,5
3
LG3
152
353,3
4
LG4
98
503,2
5
LG5
223
346,3
6
LG6
154
449,9
7
LG7
122
313,3
8
LG8
87
482,9
9
LG9
47
182,3
10
LG10
39
164,6
1235
3.442,3
Total
Mapa genético – Resultado preliminar
 Um segundo conjunto de marcadores SNPs
desenvolvidos no LMGV/UENF será adicionado
ao mapa.
Fenotipagem da população F2
 Avaliações de
campo e laboratório
• Fenotipagem -pop F2 _ Características avaliadas
Próximas etapas do projeto
 Saturação do mapa de ligação
Meta: > 1000 marcadores SNP mapeados
 Análise de associação característica/marcador
Identificação de QTLs
 Validação
dos
marcadores
características de interesse.
associados
às
FENOTIPAGEM ASSISTIDA POR IMAGENS DIGITAIS
Pós-graduandos: Diego Fernando Marmolejo Cortes e Renato Santa
Catarina
Orientador: Messias Gonzaga Pereira
METODOLOGIA
150 plts
do UC-01
e 150 THB
Local
Caliman Agrícola
S,A,
Análise estatística
Sofware
AP, DC, CC,
NFCom), NFD
SAEG
:
metodologia Imagem vs
Manual
Figura 1, Imagem A e B utilizada para estimar AP, DC, CC. A1 e B1 magem
perpendicular à planta, A2 e B2 obtida rotando a câmera 180º em sentido
anti-horário, Idem B1.
Resultados
Estatísticas obtidas para mensurações manuais e
assistidas por imagem digital no Híbrido
UENF/Caliman-01
Intervalo
Característi
Desvio
Erro
de
cas
Média
Padrão
Padrão confiança
NFCom
Manual
21,784
7,160
0,589
1,163
NFCom
Imagem
21,689
6,921
0,569
1,124
NFComA1X2 21,784
7,210
0,612
1,209
NFComA2X2 21,153
7,571
0,613
1,247
DC Manual 113,277
12,826
1,051
2,076
DC Imagem 112,985
12,587
1,031
2,038
AP Manual 224,565
19,977
1,648
3,256
AP Imagem 225,072
19,750
1,629
3,219
R2
0,97
0,87
0,89
0,97
0,98
RESULTADOS
Estatísticas obtidas para mensurações
manuais e assistidas por imagem digital na
cultivar THB
Característica
NFCom Manual
NFCom Imagem
NFComB1X2
NFComB2X2
DC Manual
DC Imagem
AP Manual
AP Imagem
Média
40,759
40,717
40,58
41,02
101,56
101,50
190,27
191,28
Desvio
Padrão
12,157
12,287
12,776
13,11
9,899
9,929
14,589
14,052
Erro
Padrão
1,010
1,020
1,08
1,78
0,828
0,83
1,207
1,163
Intervalo de
Confiança
1,995
2,017
2,151
2,130
1,636
1,641
2,386
2,299
R2
0,95
0,87
0,87
0,98
0,97
Marcadores moleculares SSR gênicos e
genômicos;
Bioinformática
Publicado em:
Total de marcadores SSR no atlas  160.318
Tipos de SSR e Localização Genômica
Localização Genômica.
Éxoníntron
73
0,05%
Éxon
Íntron
Intergên
ico
5.344
15.814
139.087
3,33%
9,86%
86,76%
Nº de primers desenhados por grupo de ligação.
Total  113.446
Nº de primers por grupo e por localização genômica
Éxoníntron
63
Éxon
Íntron
4.702
14.160
0,1%
4,1%
12,5%
Intergê
nico
94.521
83,3%
Distribuição por grupo e por tipo.
Supporting Information
Vidal NM, Grazziotin AL, Ramos HCC, Pereira MG, Venancio TM (2014) Development of a Gene-Centered SSR Atlas as a
Resource for Papaya (Carica papaya) Marker-Assisted Selection and Population Genetic Studies. PLoS ONE 9(11): e112654.
doi:10.1371/journal.pone.0112654
http://127.0.0.1:8081/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0112654
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0112654
Uso atual e potencial
 Marcadores funcionais com informação de
anotação para a maioria dos primers;
 Um conjunto de 80 primers SSR-EST já foi
utilizado para análise de população segregante;
 296 marcadores SSR para genes da parede
celular;
 587 marcadores SSR para genes ligados ao
amadurecimento do fruto;
 47 marcadores SSR para genes ligados a
resistência a doenças.
Etapas futuras
Continuidade
Ênfase em híbridos de frutos
menores
Novos Procedimentos
Seleção Recorrente (Já iniciado)
Seleção Genômica
..........
O
B
R
I
G
A
D
O