Associação genômica ampla para a qualidade física dos grãos em aveia adaptada ao subtrópico

Abstract

O consumo diário de produtos à base de aveia branca (Avena sativa L.), em quantidade adequadas, resulta em inúmeros benefícios à saúde, contribuindo para o aumento do consumo humano deste cereal. Desta forma, caracteres relacionados à qualidade física dos grãos de aveia, requeridos pela indústria de beneficiamento, tornaram-se alvo de seleção do melhoramento de aveia. O objetivo deste trabalho foi identificar regiões genômicas responsáveis por influenciar a qualidade física dos grãos de aveia, através de um estudo de associação genômica ampla. O estudo utilizou um painel de 383 genótipos de aveia branca, na maioria adaptados à zona subtropical, avaliado em três ambientes. A análise genômica investigou a associação entre 11,559 marcadores moleculares SNPs e os caracteres peso de mil sementes, peso de hectolitro e facilidade de descasque. O painel utilizado apresentou grande variabilidade fenotípica para qualidade física de grãos, sendo que o peso de mil grãos foi caráter mais estável entre ambientes, enquanto o peso do hectolitro foi o mais instável. Noventa e um marcadores moleculares foram associados com os caracteres analisados. Considerando-se a proximidade entre os marcadores, foram identificadas 34 regiões genômicas associadas aos caracteres estudados. Destas, 23 regiões genômicas foram consideradas como mais promissoras, dispostas em 15 grupos de ligação e localizadas nos cromossomos 1A, 2A, 3A, 5A, 6A, 7A, 1C, 2C, 5C, 7C, 1D, 2D, 4D, 5D, 6D e 7D do genoma de referência “OT3098 v2”. Entre as regiões identificadas, destacam-se os marcadores posicionados nos cromossomos 1A, 2A, 3A, 6A, 2C, 5C e 7D. A região do cromossomo 1A foi recentemente descoberta como potencialmente importante para o controle da qualidade física dos grãos em aveia. Marcadores localizados nos cromossomos 3A e 2C apresentaram significância estatística forte e estável, através de ambientes, para o peso de mil grãos. Ao analisar os genes próximos aos marcadores altamente significativos, em grande parte, esses genes atuam em respostas a estresses abióticos e bióticos, evidenciando sua a importância na determinação da qualidade física de grãos em ambiente subtropical. Os resultados revelam a elevada complexidade genética do controle de caracteres de qualidade física dos grãos em aveia, uma vez que o controle genético está associado a regiões genômicas amplamente distribuídas em 16 dos 21 cromossomos da aveia.

The daily consumption of oat (Avena sativa L.) products, in adequate amounts, results in several health benefits, contributing to the increase in human consumption of products from this cereal. Thus, physical quality traits of the oat grain, required by the milling industry, became a selection target in oat breeding. The objective of this study was to identify genomic regions controlling milling quality traits of the oat grain, through a genome-wide association study. The study used a panel of 383 oat genotypes, mostly adapted to the subtropical zone, evaluated in three environments. The genomic analysis investigated the association among 11.559 SNPs molecular markers and the traits thousand kernel weight, test weight and hullability. The panel showed large phenotypic variability for the evaluated traits, with thousand kernel weight being the most stable trait among environments, while test weight was the most unstable. Ninety-one molecular markers were associated with the analyzed traits. Considering the proximity between markers, 34 genomic regions were identified as associated with the studied traits. Of these, 23 genomic regions were considered the most promising, arranged in 15 linkage groups and located on chromosomes 1A, 2A, 3A, 5A, 6A, 7A, 1C, 2C, 5C, 7C, 1D, 2D, 4D, 5D, 6D, and 7D of the “OT3098 v2” reference genome. Among the identified genomic regions, molecular markers positioned on the chromosomes 1A, 2A, 3A, 6A, 2C, 5C, and 7D stand out. The chromosome 1A region was recently discovered as potentially important for the control of oat grain quality. Markers located on chromosomes 3A and 2C showed a strong and stable statistical significance across environments for thousand kernel weight. When analyzing genes closely located to the highly significant molecular markers identified in this study, most of them act in responses to abiotic and biotic stress, evidencing their importance in determining oat grain milling quality under subtropical environments. The results reveal the high genetic complexity of the control of oat grain milling quality traits, since genetic control is associated with genomic regions widely distributed in 16 of the 21 oat chromosomes.