Análise de coordenadas principais

A análise de coordenadas principais (PCoA) mostrou, em três dimensões, a representação espacial da variabilidade entre os genótipos. O gráfico mostrou a dispersão diferenciando os dois maiores pools gênicos de feijão comum (Andino e Mesoamericano), os quais ficaram bem separados nos agrupamentos (Figura 2). A análise explicou 81,97% da variação contida entre os genótipos.

Acreditamos que esses agrupamentos estão formados pela variabilidade genética que possui cada centro de pesquisa. Essa variabilidade genética pode estar explicada pelos programas de melhoramento genético, as condições dos bancos de germoplasma e os diferentes ambientes onde são plantadas essas variedades.

Figura 1. Dendrograma utilizando o método de distância genética do complemento aritmetico de Jaccard e agrupamento com “neighbor-joining” para o perfil de marcadores DArTs gerado para o painel de 89 genótipos.

Este estudo é o primeiro relato e a primeira publicação de feijão comum utilizando a tecnologia DArT. Os resultados mostraram que o desenvolvimento da plataforma DArT foi eficiente para estudar a diversidade genética do feijão comum.

Andino Mesoamericano Controle Andino Controle Mesoamericano Selvagem Mesoamericano Selvagem Andino

Figura 2. PCoA dos genótipos de feijoeiro dos grupos Andinos, Mesoamericanos, os controles e as amostras selvagens em três dimenões.

Nas análises de diversidade, com 2.501 marcas, os genótipos foram divididos em dois grandes grupos correspondentes aos “pools” gênicos andinos e mesoamericanos, confirmando os resultados encontrados em estudos anteriores com outros marcadores, como os microssatelites (Benchimol et al., 2007; Blair et al., 2009).

A amostra codificada como 1 x RC2G2122 M20-72 que ficou no grupo Mesoamericano, vem do cruzamento original da linhagem andina G122 (sementes beges pintadas de vermelho e cerca de 45 g por 100 sementes) com a linhagem mesoamericana

M20 (sementes tipo carioca com cerca de 23 g por 100 sementes). A F1 foi cruzada novamente com a M20, obtendo-se a progenie RC1, que foi re- cruzada com o genitor M20, obtendo-se a progênie RC2. Na população RC1, ainda, foram selecionadas as plantas mais similares à M20 com base em marcadores RAPD, semelhante ao método usado por Benchimol et al. (2005, 2008) proporção de alelos do genitor recorrente. Além disso, foram selecionadas as progênies mais semelhantes agronomicamente ao genitor recorrente, como a 72. Portanto, essa progênie possui alta porcentagem de alelos do M20 o que justifica o seu agrupamento com os genotipos mesoamericano e não apareceu como uma introgresão.

O fato dos dois diferentes acessos de BAT-477 terem sido agrupados em diferentes subgrupos dentro do grupo Mesoamericano pode ser explicado porque os acessos vêm de bancos de germoplasma e programas de melhoramento genético diferentes. Um deles vem do banco de germoplasma do CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical, Cali, Colômbia) e o outro vem do IAC (Instituto Agronômico, Campinas). O fato de que os genitores das linhagens, codificadas como BAT terem sido oriundas de cruzamentos de raças e cultivares como "Jamapa” e “Porrillo Sintetico” pode ser evidenciado. No dendrograma, a amostra BAT 477 que vem do CIAT ficou ao lado do genótipo “Jamapa" e a outra amostra de BAT 477, que vem do IAC, ficou perto do genótipo “Porrillo Sintetico. Então, de alguma forma, este acesso evoluiu fixando alelos e/ou genes diferentes em um e outro banco de germoplasma. Vale lembrar, que as sementes de um BAG de tempos em tempos, tem de ser multiplicadas o que poderia aplicar a divergência dos acessos de BAT 477 de diferentes BAGs.

Os “bootstraps” no dendrograma confirmaram que os subgrupos dentro dos grupos foram distintos e confirma a base genética do “pool” gênico Mesoamericano e Andino. No presente estudo, nenhuma classificação anterior de acessos foi realizada, e a tendência de formar grupos por raças distintas não foi detectada. Os grupos tiveram caracteristicas comuns entre os genótipos como tamanho e cor dos grãos, resistência a patógenos e tolerância à seca.

Os tipos Andinos ficaram amplamente separados dos tipos Mesoamericanos na análise de coordenadas principais (Figura 2), como era esperado. Entre os genótipos selvagens, o genótipo Mesoamericano (G24390), ficou amplamente separado do feijão do

tipo selvagem Andino (G19892). Como controles, foram utilizados os genótipos G19833, para o grupo Andino, e DOR 364, para o grupo Mesoamericano. Esses controles também foram utilizados no estudo de Blair et al. (2009), demostrando a consistência dos nossos resultados.

Os subgrupos formados em cada cluster, foram estruturados também pelos programas de melhoramento de origem e foi nítida a separação de amostras do CIAT em um grupo e do IAC em outro grupo. Este resultado é interessante e pode ser relacionado à pressão de seleção de cada programa de melhoramento genético, por causa da adaptação edafoclimática, entre outros fatores ambientais que podem alterar o genoma das espécies e aumentar a diversidade genética. A maioria dos acessos cultivados formaram um único grupo relativamente compacto (figura 2). Assim sendo, o padrão de separação em subgrupos foi consistente. Isso indica que a tecnologia DArTs, de fato, tem a capacidade de revelar a diversidade genética, com um grau de detalhamento fino conforme o esperado.

O dendrograma foi confirmado pela análise de coordenadas principais (PCoA), a qual explicou 82% da variação (figura 2). Normalmente a porcentagem da variação explicada por marcadores moleculares é inferior a 40% (Benchimol et al., 2005), mas os DArTs explicaram muito mais da variação genética dos dados em três dimensões.

Em relação ao feijão selvagem, os accessos estiveram localizados no grupo das amostras do CIAT. Na maioria das variedades do IAC existe uma pressão de seleção para as características selecionadas no programa. Paralelamente a topologia teria permitido que o feijão fosse domesticado em altitudes determinadas para ser transferido gradualmente para os outros ambientes, resultando em subgrupos genéticos. Beebe (2001) demonstrou que o germoplasma brasileiro de origem andina apresenta diversidade entre feijões andinos para diversas características: hábito de crescimento indeterminado; sensibilidade ao fotoperíodo; moderada tolerância à disponibilidade de fósforo no solo, com as cores de grãos e sementes com padrão chamado de "zebra". Estes acessos podem ser residuais do primeiro germoplasma adaptado a baixas altitudes.

Em conclusão, os resultados da genotipagem em grande escala com a utilização da tecnologia DArT foram bem sucedidos para analisar a diversidade genética do feijoeiro

comum. Este estudo é o primeiro relato usando a tecnologia DArTs para feijão comum e será útil como base para outros estudos utilizando a tecnologia, especialmente na identificação de locos de características quantitativas (Briñez et al., 2012) (Anexo 1).